Studie entdeckt nitritgetriebene anaerobe Ethanoxidation in mikrobiellen Kulturen

Ethan, ein übersehenes Treibhausgas, kann mit Elektronenakzeptoren wie Sulfat und Nitrat oxidiert werden. Obwohl Nitrit ein thermodynamisch besserer Elektronenakzeptor ist, ist über die durch Nitrit angetriebene anaerobe Ethanoxidation wenig bekannt.

In einer Studie veröffentlicht in Umweltwissenschaften und Ökotechnologiewurde eine mikrobielle Kultur, die zur nitritgetriebenen anaeroben Ethanoxidation fähig ist, durch Langzeitbetrieb eines mit Nitrit und Ethan gespeisten Bioreaktors angereichert. Während des Dauerbetriebs blieben die Nitritentfernungsrate und die theoretische Ethanoxidationsrate stabil bei etwa 25,0 mg NO2–NL−1 d−1 bzw. 11,48 mg C2H6 L−1 d−1.

Batch-Tests zeigten, dass Ethan für die Nitritentfernung in dieser mikrobiellen Kultur unerlässlich ist. Eine Stoffwechselfunktionsanalyse ergab, dass eine Art, die zu einer neuen Gattung innerhalb der Familie Rhodocyclaceae gehört und als Candidatus Alkanivoras nitrosoreducens bezeichnet wird, die durch Nitrit angetriebene anaerobe Ethanoxidation durchführen kann. Diese neue Gattung wird in der Arbeit vollständig beschrieben.

Basierend auf einer Meta-Om-Analyse kodierte und exprimierte Ca. A. nitrosoreducens einen prospektiven Fumarat-Additionsweg für die anaerobe Ethanoxidation und einen vollständigen Denitrifikationsweg für die Nitritreduktion zu N2, obwohl die Gene für die Ethan-Umwandlung in Ethylsuccinat (assAs) und Succinat-CoA-Ligase (sucCD) noch weiter identifiziert werden mussten.

Eine phylogenetische Zugehörigkeitsanalyse ergab eine entfernte genetische Verwandtschaft zwischen Ca. A. nitrosoreducens und dem zuvor beschriebenen Candidatus Alkanivorans nitratireducens, der zur nitratgetriebenen anaeroben Ethanoxidation fähig war, was auf funktionelle mikrobielle Unterschiede in unterschiedlichen natürlichen Umgebungen schließen lässt.

Diese Studie liefert neue Beweise für die durch Nitrit angetriebene anaerobe Ethanoxidation, die in angereicherten Kulturen aus Sedimenten heißer Quellen stattfindet, und beschreibt eine neue Gattung, die möglicherweise an diesem Prozess beteiligt ist.

Diese Erkenntnisse erweitern unser Verständnis der durch Nitrit angetriebenen anaeroben Ethanoxidation und unterstreichen die bislang übersehenen Auswirkungen der anaeroben Ethanoxidation in natürlichen Ökosystemen.