Lila svavelbakterier - Purple sulfur bacteria
| Lila svavelbakterier | |
|---|---|
Vetenskaplig klassificering 
|
|
| Domän: | Bakterie |
| Provins: | Proteobakterier |
| Klass: | Gammaproteobakterier |
| Beställa: |
Chromatiales Imhoff 2005 |
| Familjer | |
De lila svavelbakterierna (PSB) är en del av en grupp proteobakterier som kan fotosyntes , kollektivt kallade lila bakterier . De är anaeroba eller mikroaerofila och finns ofta i skiktade vattenmiljöer, inklusive varma källor , stillastående vattenförekomster samt mikrobiella mattor i tidvattenzoner. Till skillnad från växter , alger och cyanobakterier använder lila svavelbakterier inte vatten som reduktionsmedel och producerar därför inte syre . I stället kan de använda svavel i form av sulfid, eller tiosulfat (som väl, kan vissa arter använda H 2 , Fe 2+ , eller NO 2 - ) som elektrondonator i sina fotosyntetiska reaktionsvägar. Svavlet oxideras för att producera granuler av elementärt svavel . Detta kan i sin tur oxideras för att bilda svavelsyra .
De lila svavelbakterierna är till stor del uppdelade i två familjer, Chromatiaceae och Ectothiorhodospiraceae , som producerar inre och yttre svavelgranulat respektive visar skillnader i strukturen på sina inre membran. De utgör en del av ordningen Chromatiales, som ingår i gammaindelningen av Proteobacteria. Släktet Halothiobacillus ingår också i Chromatiales, i sin egen familj, men det är inte fotosyntetiskt.
Egenskaper hos lila svavelbakterier
Stora fotosyntetiska pigment: Bakterioklorofyller a eller b
Placering av fotosyntetiska pigment: Plasmamembran och kromatofor (lamellära membrankomplex som är kontinuerliga med plasmamembranet)
Fotosyntetiska elektrondonatorer: H 2 , H 2 S, S
Svavelavsättning: Inuti cellen
Metabolisk typ: Photolithoautotroph
Ekologi
Livsmiljö
Lila svavelbakterier finns i allmänhet i upplysta anoxiska zoner i sjöar och andra vattenlevande livsmiljöer där svavelväte ackumuleras och även i "svavelkällor" där geokemiskt eller biologiskt producerad svavelväte kan utlösa bildandet av blomningar av lila svavelbakterier. Anoxiska tillstånd krävs för fotosyntes; dessa bakterier kan inte trivas i syresatta miljöer.
De mest gynnsamma sjöarna för utveckling av lila svavelbakterier är meromiktiska (permanent skiktade) sjöar. Meromiktiska sjöar stratifieras eftersom de har tätare (vanligtvis salt) vatten i botten och mindre tätt (vanligtvis färskt vatten) närmare ytan. Tillväxt av lila svavelbakterier stöds också av skiktningen i holomiktiska sjöar. Dessa sjöar är termiskt skiktade; under våren och sommaren värms vattnet på ytan vilket gör det mindre tätt än det underliggande kallare vattnet vilket ger en tillräckligt stabil skiktning för lila svavelbakterietillväxt. Om tillräckligt med sulfat är närvarande för att stödja sulfatreduktion, diffunderar sulfiden, som produceras i sedimenten, uppåt i det anoxiska bottenvattnet, där lila svavelbakterier kan bilda täta cellmassor, kallade blommor, vanligtvis i samband med gröna fototrofa bakterier.
Lila svavelbakterier kan också hittas och är en framträdande komponent i mikrovågsmattor mellan tidvatten . Mattor, som Sippewissett Microbial Mat , har dynamiska miljöer på grund av flödet av tidvatten och inkommande sötvatten som leder till liknande skiktade miljöer som meromiktiska sjöar. Lila svavelbakterietillväxt möjliggörs eftersom svavel tillförs från dödsfallet och sönderdelningen av mikroorganismer som ligger ovanför dem i dessa tidvattenpooler. Stratifierings- och svavelkällan gör att PSB kan växa i dessa tidvattenpooler där mattorna förekommer. PSB kan hjälpa till att stabilisera dessa sediment av mikrobiell matmiljö genom utsöndring av extracellulära polymera ämnen som kan binda sedimenten i bassängerna.
Ekologisk betydelse
Lila svavelbakterier kan påverka sin miljö genom att bidra till näringscykel och genom att använda sin ämnesomsättning för att förändra sin omgivning. De kan spela en viktig roll i primärproduktionen, vilket tyder på att dessa organismer påverkar kolcykeln genom kolfixering . Lila svavelbakterier bidrar också till fosforcykeln i deras livsmiljö och järncykeln . Genom uppväxt av dessa organismer återvinns fosfor, ett begränsande näringsämne i det oxiska skiktet av sjöar, och tillhandahålls till heterotrofa bakterier för användning. Detta indikerar att även om lila svavelbakterier finns i det anoxiska skiktet i deras livsmiljö, kan de främja tillväxten av många heterotrofa organismer genom att leverera oorganiska näringsämnen till det ovanstående oxiska skiktet. En annan form av återvinning av oorganiska näringsämnen och upplöst organiskt material av lila svavelbakterier är genom näringskedjan ; de fungerar som en matkälla till andra organismer.
Vissa lila svavelbakterier har utvecklats för att optimera sina miljöförhållanden för sin egen tillväxt. Till exempel, i södra Andros svarta hål på Bahamas, antog lila svavelbakterier en ny egenskap där de kan använda sin metabolism för att utstråla värmeenergi till sin omgivning. På grund av ineffektiviteten hos sina karotenoider, eller lätta skördecentra, kan organismerna släppa ut överskott av ljusenergi som värmeenergi. Denna anpassning gör att de kan konkurrera mer effektivt inom sin miljö. Genom att höja temperaturen på det omgivande vattnet skapar de en ekologisk nisch som stöder deras egen tillväxt, samtidigt som de låter dem utkonkurrera andra icke-termotoleranta organismer.
Tillväxt i meromiktiska sjöar
Meromiktiska sjöar är permanent skiktade sjöar som produceras av en gradient av saltlösningskoncentrationer. Det högsaltade bottenskiktet separeras från det övre skiktet med färskvatten med kemoklinen , där salthalten förändras drastiskt. På grund av den stora skillnaden i densitet blandas inte de övre och nedre skikten, vilket resulterar i en anoxisk miljö under kemoklinen. Denna anoxiska miljö med lätt och tillräcklig sulfidtillgänglighet är idealisk för lila svavelbakterier.
En studie gjord vid Mahoney Lake föreslog att lila svavelbakterier bidrar till återvinningen av det oorganiska näringsämnet, fosfor. Uppväxt av lila svavelbakterier i det översta lagret av vatten skapar en källa till bunden fosfor, och fosfatasaktivitet släpper ut denna fosfor i vattnet. Den lösliga fosforen inkorporeras sedan i heterotrofa bakterier för användning i utvecklingsprocesser. På detta sätt deltar lila svavelbakterier i fosforcykeln och minimerar näringsförlust.
Biomarkörer
Lila svavelbakterier gör konjugerade pigment som kallas karotenoider som fungerar i ljusskördskomplexet . När dessa organismer dör och sjunker bevaras några pigmentmolekyler i modifierad form i sedimenten. En producerad karotenoidmolekyl, okenon, förändras diagenetiskt till biomarkören okenan . Upptäckten av okenan i marina sediment innebär närvaron av lila svavelbakterier under begravningstiden. Okenane har identifierats i ett sedimentärt utbrott från norra Australien från 1640 miljoner år sedan. Författarna till studien drog slutsatsen att, baserat på förekomsten av lila svavelbakteriers biomarkör, måste det paleoproterozoiska havet ha varit anoxiskt och sulfidiskt på djupet. Detta fynd ger bevis för Canfield Ocean -hypotesen.
Bioremediering
Lila svavelbakterier kan bidra till en minskning av miljöskadliga organiska föreningar och luktutsläpp i gödselvattenlaguner där det är känt att de växer. Skadliga föreningar som metan , en växthusgas och svavelväte , en stickande, giftig förening, finns i avloppsvattenlaguner. PSB kan hjälpa till att sänka koncentrationen av både och andra.
Skadliga organiska föreningar kan avlägsnas genom fotoassimilering, upptag av kol av organismer genom fotosyntes. När PSB i lagunerna utför fotosyntes kan de använda kolet från skadliga föreningar, såsom metan , som deras kolkälla. Detta tar bort metan, en växthusgas, från lagunen och minskar lagunernas atmosfäriska föroreningar.
H 2 S kan fungera som en svavelkälla för PSB under dessa samma fotosyntetiska processer som avlägsnar de organiska föreningarna. Användningen av H 2 S som ett reduktionsmedel genom PSB avlägsnar den från lagunen och leder till en minskning av lukt och toxicitet i laguner.
