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Organismo capaz de desempenhar o processo completo de nitrificação

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Um único organismo responsável pela nitrificação ao invés de dois

Jamais encontrado, descobriu-se recentemente, em um tanque de peixes uns poucos andares abaixo do Departamento de Microbiologia da Universidade de Radboud um único organismo capaz de desempenhar o processo completo de nitrificação. Os microbiologistas costumavam pensar que dois grupos distintos de bactérias eram responsáveis gradualmente na oxidação da amônia em nitrato via nitrito.

Organismo capaz de desempenhar o processo completo de nitrificação
Organismo capaz de desempenhar o processo completo de nitrificação

Percebi algo estranho no laboratório já há algum tempo atrás”, explica Maartie van Kessel, microbiologista na Universidade Radboud. “O consumo de nitrogênio em meu biorreator parecia não fazer sentido, ele não correspondia aos micro-organismos presentes na cultura. Nós vimos enzimas responsáveis pela oxidação de amônia, mas não pudemos encontrar qualquer micro-organismo oxidador de amônia conhecido.”

Bioreator com cultura de Nitrospira
Bioreator com cultura de Nitrospira

Seu colega Sebastian Lücker acrescenta: “Depois de um tempo, nós fomos capazes de ligar todas essas enzimas a um único organismo. Surpreendentemente, ele pertence à família das Nitrospira, as quais são bem conhecidas pela sua habilidade em oxidar nitrito em nitrato. Mas elas nunca foram relacionadas à oxidação de amônia em nitrito, a primeira etapa no processo de nitrificação.” Essa recém-encontrada característica das Nitrospira pode ajudar os microbiologistas e engenheiros de todo o mundo a melhor interpretar os dados de seus reatores, como também em ampla escala em instalações de tratamento de água de efluentes.

Surpresa no porão

Como se percebe, os microbiologistas estiveram sentados sobre a solução de seu problema — quase literalmente. As novas características da Nitrospira foram descobertas em bactérias cultivadas de bio-filtros ligados a tanques de peixes no Departamento de Pesquisa de Fisiologia Animal, localizado poucos andares abaixo do Departamento de Microbiologia da Universidade Radboud.

Um “cara ruim” vira um “cara do bem”

As bem conhecidas bactérias “anammox” convertem amônia e nitrito em gás dinitrogênio, sem o uso de oxigênio. Sempre se pensou que Nitrospira competia com anammox, roubando seu nitrito. Mas com a atual descoberta, parece que Nitrospira está de fato o tempo todo ajudando anammox, fornecendo-lhe nitrito extra. Um exemplo perfeito de um “cara ruim” que prova que é um “cara do bem” depois de tudo.

Cultura de bactérias anammox e Nitrospira
Cultura de bactérias anammox (rosa) e Nitrospira (azul/verde)

Figura 2. Cultura de bactérias anammox (rosa) e Nitrospira (azul/verde)

Nossa descoberta deste há muito procurado organismo mudará o conhecimento de livros educativos”, explica Lücker. “Eu também penso que isso terá grandes implicações em pesquisas do clima”. Compostos de nitrogênio tem efeito direto e indireto em nosso ambiente e clima. Por exemplo, eles são fertilizantes importantes para plantas, mas um excesso de nitrogênio leva à eutrofização. “Nós agora temos uma melhor compreensão da abundância ambiental de micro-organismos oxidadores de amônia e o processo de nitrificação. Como resultado, pesquisadores de mudanças globais terão que mudar suas estimativas do potencial de nitrificação do ciclo global do nitrogênio”.

Tratamento de águas de efluentes

Além disso, a atual descoberta é de vital importância em processos como o tratamento de águas de efluentes, onde a nitrificação ajuda a remover amônia da água. Diz Van Kessel: “Nós já recebemos amostras de nosso associado de tratamento de águas de efluentes para analisar se essa nova Nitrospira está atualmente ativa em seus sistemas também”.

Durante essa pesquisa, os microbiologistas na Universidade Radboud aprenderam de uma descoberta similar de colegas de Viena (Áustria) — onde Sebastian Lücker também completou sua pesquisa de PhD há alguns anos. Atualmente, Lücker é um membro da Iniciativa de Excelência Radboud na Universidade Radboud. “Há uma enormidade de conhecimento sobre Nitrospira em Viena”, ele explica. “Exatamente agora, ambos os grupos estão publicando resultados sobre Nitrospira consecutivamente na mesma edição da (revista) Nature”.

Tradução por Vladimir Simões
Em parceria com a Advanced Aquarist, “One organism responsible for nitrification instead of two”

Referência Jornalistica:
Complete nitrification by a single microorganism
Maartje A.H.J. van Kessel, Daan R. Speth, Mads Albertsen, Per H. Nielsen, Huub J.M. Op den Camp, Boran Kartal, Mike S.M. Jetten, Sebastian Lücker
Nature, DOI: 10.1038/nature16459

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