Aquifex

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A Microbial Biorealm page on the genus Aquifex

Aquifex pyrophilus (platinum shadowed).
© K.O. Stetter & Reinhard Rachel, University of Regensburg.

Aquifex pyrophilus (freeze-etched).
© K.O. Stetter & Reinhard Rachel, University of Regensburg.

Classification

Higher order taxa:

Bacteria; Aquificae; Aquificae (class); Aquificales; Aquificaceae; Aquifex

Species:

Aquifex aeolicus, Aquifex pyrophilus, Aquifex sp.

NCBI: Taxonomy Genome

Description and Significance

Deep-branching bacteria of the genus Aquifex, such as Aquifex pyrophilus and Aquifex aeolicus, can grow at 95 degrees C; they are among the most extreme thermophilic bacteria known. A. aeolicus fue obtenido por primera vez por R. Huber y K. O. Stetter en las Islas Eólicas (al norte de Sicilia, Italia), mientras que A. pyrophilus se obtuvo en la cresta Kolbensey, al norte de Islandia..

Debido a esto, se cree que Aquifex es una de las primeras bacterias en divergir de las eubacterias. Las bacterias hipertermofílicas como Aquifex son importantes para los procesos industriales y sus genes se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones biotecnológicas.

Estructura del genoma

A pesar de que Aquifex tiene la capacidad de sobrevivir a temperaturas extremas, solo hay unos pocos indicadores específicos de resistencia al calor evidentes en el genoma de A. aeolicus. El genoma, que tiene una longitud de 1.551.335 pb, está densamente embalado y contiene genes que se superponen a otros. Además, no se han encontrado intrones ni elementos de empalme de proteínas.. Esto, junto con una flexibilidad metabólica reducida, se debe probablemente al tamaño limitado del genoma; el genoma de este complejo organismo es solo un tercio del genoma de E. coli. La redundancia de secuencia calculada para la A. el genoma de aeolicus es de 4,83 (Deckert et al. 1998). La comparación del genoma de Aquifex con otros organismos mostró que el 16% de sus genes se originaron a partir de bacterias arqueas. Visite TIGR para obtener más información sobre el genoma y la estructura cromosómica de A. aeolicus VF5.

la Estructura Celular y el Metabolismo

Aquifex pyrophilus (sección ultrafina).© K. O. Stetter & Reinhard Rachel, Universidad de Ratisbona.

Los Aquifex son organismos no formadores de esporas, gramnegativos, generalmente en forma de bastoncillos. Tienen aproximadamente 2,0-6,0 micrómetros de longitud y un diámetro de 0,4-0,5 micrómetros. Como organismos autotróficos, Aquifex fija el dióxido de carbono del medio ambiente para obtener el carbono que necesitan. Son quimiolitotróficos, lo que significa que extraen energía para la biosíntesis de fuentes químicas inorgánicas. Las enzimas que este organismo utiliza para la respiración aeróbica son similares a las enzimas que se encuentran en otras bacterias aeróbicas (Deckert et al. 1998). A. aeolicus requiere oxígeno del aire como aceptor de electrones para oxidar el gas hidrógeno (Procariotas):

2 H2 + O2 → 2 H2O

Aquifex, que significa «fabricante de agua», recibió su nombre porque el producto final de esta reacción es agua. Aun así, la mayoría de los acuíferos pueden usar tiosulfato o azufre como fuente de energía (al igual que el clorobio y otras bacterias verdes de azufre) y producir ácido sulfúrico y H2S en lugar de agua. Aunque la mayoría de Aquifcales son estrictamente aeróbicos, A. pyrophilus demostró ser capaz de crecer anaeróbicamente al reducir el nitrógeno en lugar de oxígeno (formando un producto final de N2 en lugar de agua). Para más información y diagramas de A conocida. aeolicus metabolic pathways, visite Systems Biology Inc.

Un estudio reciente ha encontrado que los lípidos APT no N-metilados se pueden observar como un grupo de cabeza fosfolípido común en Aquifex. El estudio concluyó que » esta evidencia aparente de una presencia más generalizada del grupo de cabeza APT entre las bacterias profundamente ramificadas proporciona evidencia adicional de que ciertas bacterias profundamente ramificadas comparten características estructurales que no son la presencia bien descrita de cadenas alquilo unidas al éter con el dominio arqueal.»

Lípidos APT no N-metilados observados en Aquifex, imagen de Sturt et al (2004)

Ecología

bacteria hipertermófila, Aquifex aeolicus crece en tempuraturas extremadamente calientes, como cerca de volcanes o aguas termales. Crecen de manera óptima a temperaturas de alrededor de 85 grados, pero pueden crecer a temperaturas de hasta 95 grados. Necesita oxígeno para llevar a cabo su maquinaria metabólica, pero puede funcionar en niveles relativamente bajos de oxígeno (A. pyrophilus puede crecer en niveles de oxígeno tan bajos como 7.5 ppm). A. aeolicus can grow on hydrogen, oxygen, carbon dioxide, and mineral salts (Deckert et al. 1998). Aquifex species generally form large cell aggregates, which can be comprised of up to 100 individual cells.

Aquifex aeolicus. © K.O. Stetter & Reinhard Rachel, University of Regensburg.

A hot spring at Octopus Spring. From the Lunar and Planetary Institute.

Aproximadamente 2 metros aguas abajo de la primavera en la foto a la derecha. En este canal se encontraron filamentos microbianos rosados que contenían Aquifex y Thermotoga. La temperatura se midió a 83 grados Celsius y el pH se encontró en 8. Del Instituto Lunar y Planetario.

Deckert, Gerardo, et al. 1998. «The complete genome of the hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus.»Nature, Vol. 392. Macmillan Publishers. 353-358.

Huber, R., et al. 1998 Thermocrinus ruber, gen.nov., sp. nov., una bacteria hipertemófila formadora de filamentos rosados aislada del Parque Nacional de Yellowstone. Appl. Env. Microbiol. 64:3576-3583.Prescott, Harley, Klein. 21bacterias: Los Deinococos y las No-Teobacterias: Gram Negativos. McGraw Hill Educación Superior.

Sturt, Helen F.; Roger E. Summons, Kristin Smith, Marcus Elvert y Kai-Uwe Hinrichs. «Lípidos de membrana polar intactos en procariotas y sedimentos descifrados por cromatografía líquida de alto rendimiento / espectrometría de masas multietapa de ionización electrospray – nuevos biomarcadores para biogeoquímica y ecología microbiana.»Rapid Commun. Espectrometría de Masas. 2004; 18: 617–628.

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