Bactéria roxa de enxofre - Purple sulfur bacteria

Bactéria roxa de enxofre
Classificação científica e
Domínio: Bactérias
Filo: Proteobacteria
Classe: Gammaproteobacteria
Pedido: Chromatiales
Imhoff 2005
Famílias

As bactérias roxas sulfurosas (PSB) fazem parte de um grupo de Proteobactérias capazes de fotossíntese , coletivamente referidas como bactérias roxas . Eles são anaeróbios ou microaerofílicos e são freqüentemente encontrados em ambientes aquáticos estratificados, incluindo fontes termais , corpos d'água estagnados , bem como tapetes microbianos em zonas intertidais. Ao contrário das plantas , algas e cianobactérias , as bactérias sulfurosas roxas não usam água como agente redutor e, portanto, não produzem oxigênio . Em vez disso, eles podem usar enxofre na forma de sulfeto ou tiossulfato (também, algumas espécies podem usar H 2 , Fe 2+ ou NO 2 - ) como doador de elétrons em suas vias fotossintéticas . O enxofre é oxidado para produzir grânulos de enxofre elementar . Este, por sua vez, pode ser oxidado para formar ácido sulfúrico .

As bactérias sulfurosas roxas são amplamente divididas em duas famílias, Chromatiaceae e Ectothiorhodospiraceae , que produzem grânulos de enxofre internos e externos, respectivamente, e apresentam diferenças na estrutura de suas membranas internas. Eles fazem parte da ordem Chromatiales, incluída na subdivisão gama das Proteobactérias. O gênero Halothiobacillus também está incluído na família Chromatiales, mas não é fotossintético.

Características da bactéria sulfurosa roxa

Principais pigmentos fotossintéticos: Bacterioclorofilas a ou b

Localização dos pigmentos fotossintéticos: membrana plasmática e cromatóforo (complexos de membrana lamelar que são contínuos com a membrana plasmática)

Doadores de elétrons fotossintéticos: H 2 , H 2 S, S

Deposição de enxofre: dentro da célula

Tipo metabólico: fotolitoautotrófico

Ecologia

Habitat

Bactérias de enxofre roxas são geralmente encontradas em zonas anóxicas iluminadas de lagos e outros habitats aquáticos onde o sulfeto de hidrogênio se acumula e também em "fontes de enxofre", onde o sulfeto de hidrogênio produzido geoquimicamente ou biologicamente pode desencadear a formação de proliferação de bactérias de enxofre roxas. Condições anóxicas são necessárias para a fotossíntese; essas bactérias não podem se desenvolver em ambientes oxigenados.

Os lagos mais favoráveis ​​para o desenvolvimento de bactérias sulfurosas roxas são os lagos meromíticos (permanentemente estratificados). Os lagos meromíticos estratificam porque têm água mais densa (geralmente salina) no fundo e menos densa (geralmente água doce) perto da superfície. O crescimento de bactérias sulfurosas roxas também é suportado pela estratificação em lagos holomíticos . Esses lagos são estratificados termicamente; na primavera e no verão, a água na superfície é aquecida tornando-a menos densa do que a água subjacente mais fria, o que fornece uma estratificação estável o suficiente para o crescimento de bactérias sulfurosas roxas. Se sulfato suficiente estiver presente para suportar a redução de sulfato, o sulfeto, produzido nos sedimentos, se difunde para cima nas águas anóxicas do fundo, onde bactérias sulfurosas roxas podem formar massas celulares densas, chamadas de florescências, geralmente em associação com bactérias fototróficas verdes.

Bactérias purpúreas de enxofre também podem ser encontradas e são um componente importante nas esteiras microbianas intertidais . Esteiras, como a Sippewissett Microbial Mat , têm ambientes dinâmicos devido ao fluxo das marés e à entrada de água doce, levando a ambientes estratificados semelhantes aos lagos meromíticos. O crescimento de bactérias sulfurosas roxas é possibilitado porque o enxofre é fornecido pela morte e decomposição de microorganismos localizados acima deles dentro dessas piscinas intertidais. A estratificação e a fonte de enxofre permitem que o PSB cresça nessas piscinas intertidais onde ocorrem as esteiras. O PSB pode ajudar a estabilizar esses sedimentos microbianos do ambiente por meio da secreção de substâncias poliméricas extracelulares que podem ligar os sedimentos nas piscinas.

Significado ecológico

As bactérias sulfurosas roxas são capazes de afetar seu meio ambiente, contribuindo para a ciclagem de nutrientes e usando seu metabolismo para alterar o ambiente. Eles são capazes de desempenhar um papel significativo na produção primária, sugerindo que esses organismos afetam o ciclo do carbono por meio da fixação do carbono . As bactérias sulfurosas roxas também contribuem para o ciclo do fósforo em seu habitat e para o ciclo do ferro . Por meio da ressurgência desses organismos, o fósforo, um nutriente limitante da camada óxida dos lagos, é reciclado e fornecido às bactérias heterotróficas para uso. Isso indica que, embora as bactérias sulfurosas roxas sejam encontradas na camada anóxica de seu habitat, elas são capazes de promover o crescimento de muitos organismos heterotróficos ao fornecer nutrientes inorgânicos à camada óxica acima. Outra forma de reciclagem de nutrientes inorgânicos e matéria orgânica dissolvida por bactérias sulfurosas roxas é por meio da cadeia alimentar ; eles agem como uma fonte de alimento para outros organismos.

Algumas bactérias sulfurosas roxas evoluíram para otimizar suas condições ambientais para seu próprio crescimento. Por exemplo, no Buraco Negro de South Andros, nas Bahamas, as bactérias sulfurosas roxas adotaram uma nova característica na qual são capazes de usar seu metabolismo para irradiar energia térmica em seus arredores. Devido à ineficiência de seus carotenóides, ou centros de coleta de luz, os organismos são capazes de liberar o excesso de energia luminosa como energia térmica. Essa adaptação lhes permite competir com mais eficácia em seu ambiente. Ao aumentar a temperatura da água circundante, eles criam um nicho ecológico que apóia seu próprio crescimento, ao mesmo tempo que lhes permite vencer a competição com outros organismos não termotolerantes.

Crescimento em lagos meromíticos

Os lagos meromíticos são lagos permanentemente estratificados produzidos por um gradiente de concentrações salinas. A camada inferior altamente salinada é separada da camada superior de água doce pela quimioclina , onde a salinidade muda drasticamente. Devido à grande diferença de densidade, as camadas superior e inferior não se misturam, resultando em um ambiente anóxico abaixo da quimioclina. Este ambiente anóxico com luz e disponibilidade suficiente de sulfeto é ideal para bactérias sulfurosas roxas.

Um estudo feito no lago Mahoney sugeriu que a bactéria sulfurosa roxa contribui para a reciclagem do nutriente inorgânico, o fósforo. A ressurgência das bactérias sulfurosas roxas na camada superior da água cria uma fonte de fósforo ligado, e a atividade da fosfatase libera esse fósforo na água. O fósforo solúvel é então incorporado em bactérias heterotróficas para uso em processos de desenvolvimento. Dessa forma, a bactéria sulfurosa roxa participa do ciclo do fósforo e minimiza a perda de nutrientes.

Biomarcadores

As bactérias sulfurosas roxas produzem pigmentos conjugados chamados carotenóides que funcionam no complexo de coleta de luz . Quando esses organismos morrem e afundam, algumas moléculas de pigmento são preservadas de forma modificada nos sedimentos. Uma molécula de carotenóide produzido, okenone, é diagenetically alterada para o biomarcador okenane . A descoberta de okenane em sedimentos marinhos implica a presença de bactérias sulfurosas roxas durante o tempo de sepultamento. Okenane foi identificado em um afloramento sedimentar do norte da Austrália datando de 1640 milhões de anos atrás. Os autores do estudo concluíram que, com base na presença do biomarcador da bactéria sulfurosa roxa, o oceano Paleoproterozóico deve ter sido anóxico e sulfídico em profundidade. Esta descoberta fornece evidências para a hipótese do oceano Canfield .

Biorremediação

Bactérias purpúreas de enxofre podem contribuir para a redução de compostos orgânicos prejudiciais ao meio ambiente e emissão de odores em lagoas de esgoto onde se sabe que crescem. Compostos nocivos como metano , um gás de efeito estufa e sulfeto de hidrogênio , um composto tóxico e pungente, podem ser encontrados em lagoas de águas residuais. O PSB pode ajudar a diminuir a concentração de ambos e de outros.

Compostos orgânicos prejudiciais podem ser removidos por meio da fotoassimilação, ou seja, a absorção de carbono pelos organismos por meio da fotossíntese. Quando PSB nas lagoas realizam fotossíntese, eles podem utilizar o carbono de compostos prejudiciais, como o metano , como sua fonte de carbono. Isso remove o metano, um gás de efeito estufa, da lagoa e reduz o efeito da poluição atmosférica das lagoas.

O H 2 S pode atuar como uma fonte de enxofre para o PSB durante esses mesmos processos fotossintéticos que removem os compostos orgânicos. O uso de H 2 S como agente redutor pelo PSB o remove da lagoa e leva a uma redução do odor e da toxicidade nas lagoas.

Veja também

Referências