今天介绍的细菌是硝化螺菌(Nitrospira inopinata)，它具有将氨氧化成硝酸的能力——Comammox(COMplete AMMonia OXidation)。
简介
硝化螺菌是硝化螺菌门(Nitrospirota)的细菌。这个门含有亚硝酸盐氧化细菌，在硝化作用中起作用。然而，被证明可以完全氨氧化成硝酸盐，因此是第一个被发现的comammox细菌。
硝化螺菌是一种革兰氏阴性的螺旋状细菌，是第一个被发现的能够完全氨氧化(comammox)的生物，在一个细胞内直接将氨转化为硝酸盐。这个过程结合了传统上分离的氨氧化生成亚硝酸盐和亚硝酸盐氧化生成硝酸盐的步骤，为低基质环境中的细菌提供了更高的能量效率。2015年发现的硝化螺菌是从暴露在热水中并在含铵矿物介质中保持在46°C的管道壁上的微生物生物膜中富集的。2017年分离出纯培养物，可以进行广泛的基因组和生理表征。其基因组编码comammox的基本途径，包括氨单加氧酶的amoCAB簇，羟胺泛素还原模块(HURM)和亚硝酸盐氧化还原酶(nxrAB)，实现高亲和力氨氧化。生理上，它是一种中等嗜热的化能石自养生物，在46°C和pH~7.8条件下生长最佳，细胞宽0.18-0.3µm，长0.7-1.6µm，经常在生物膜中形成微菌落。
COMAMMOX
Comammox(完全氨氧化，COMplete AMMonia OXidation)是一种能通过硝化作用将氨转化为亚硝酸盐再转化为硝酸盐的生物的名称传统上认为硝化作用是一个两步过程，其中氨氧化细菌和古细菌将氨氧化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐氧化细菌将氨转化为硝酸盐。2006年，科学家首次预测单一微生物能将氨完全转化为硝酸盐。2015年，在硝化螺菌属中发现了可以进行这两种转化过程的微生物，并更新了氮循环。在硝化螺菌属中，主要的生态系统是天然含水层和工程生态系统。
完全氨氧化产生的能量(∆G°‘ =-349 kJ/mol NH3)比单独的任何一种氧化(氨氧化为亚硝酸盐的∆G°’ =-275 kJ/mol NH3以及亚硝酸盐氧化为硝酸盐的∆G°' =-74 kJ/mol (NO2)-)都要多。
