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¿Quién es el héroe de la oxidación del amoníaco? ¡Aprenda más sobre el asombroso mundo de las bacterias que oxidan el amoníaco!
En la naturaleza, el ciclo del nitrógeno es fundamental para la salud de los ecosistemas. Entre ellas, las bacterias oxidantes del amoníaco desempeñan un papel muy especial e importante. Estos pequeños organismos pueden convertir el amoníaco en nitratos y proporcionar nutrientes esenciales al suelo. Este artículo explorará la posición clave de las bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) y su grupo hermano arqueas oxidantes de amoníaco (AOA) en el ciclo del nitrógeno y cómo dan forma a este delicado pero importante proceso ecológico.
El primer paso del ciclo del nitrógeno: la oxidación del amoníaco
El proceso de oxidación del amoníaco comienza con la oxidación del amoníaco (NH3) o del radical amonio (NH4+) para formar nitrito (NO < sub>2-). Este proceso a menudo se denomina oxidación de amoníaco y el éxito de esta etapa es la base del ciclo del nitrógeno.
Estos pequeños organismos convierten el amoníaco en nitratos, proporcionando nutrientes esenciales al suelo.
Las bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) y las arqueas oxidantes de amoníaco (AOA) son los principales organismos que realizan este proceso, mostrando su diversidad y adaptabilidad en diferentes ambientes. La AOB generalmente pertenece a bacterias Gram-negativas y puede sobrevivir ampliamente en el suelo, sistemas de agua, plantas de tratamiento de aguas residuales y otros lugares. Por ejemplo, géneros como Nitrosomonas y Nitrococcus son bacterias oxidantes de amoníaco estudiadas con frecuencia y se pueden encontrar en muchos ambientes.
Bacterias oxidantes del amoníaco (AOB)
Las bacterias que oxidan el amoníaco son conocidas por su capacidad para convertir el amoníaco en hidroxilamina. Una de las enzimas clave, las monooxigenasas de amoníaco (AMO), es esencial para la oxidación del amoníaco a hidroxilamina. Este proceso es bastante sensible a las condiciones ambientales (como el pH, la temperatura y el suministro de oxígeno), por lo que la distribución de las bacterias oxidantes del amoníaco está estrechamente relacionada con su entorno.
Arqueas oxidantes de amoníaco (AOA)
Aunque antes de 2005, los científicos creían que sólo las bacterias que oxidan el amoníaco eran capaces de oxidar el amoníaco, la presencia de arqueas que oxidan el amoníaco en los aerosoles cambió esta opinión. En comparación con los AOB, los AOA generalmente dominan el suelo y los ambientes marinos, lo que los convierte en actores importantes en la oxidación del amoníaco. Además, Crenarchaeol, un compuesto exclusivo de las arqueas, se ha propuesto como biomarcador de AOA, lo que demuestra su correlación con la oxidación del amoníaco.
Proceso de oxidación del ácido nitroso
En el segundo paso del ciclo del nitrógeno, el nitrito se oxida aún más a nitrato, un proceso comúnmente conocido como oxidación de nitrito. Este paso suele ser responsable de las bacterias oxidantes de nitritos, que se encuentran en el suelo, los ecosistemas de agua dulce y marinos y proporcionan el apoyo necesario para completar el ciclo del nitrógeno.
Nuevo descubrimiento de la oxidación completa del amoníaco
En 2015, los científicos descubrieron que ciertas bacterias como Nitrospira inopinata pueden oxidar el amoníaco a ácido nítrico en un solo paso, un descubrimiento que revolucionó nuestra comprensión del ciclo del nitrógeno. En este proceso, la actividad de muchos microorganismos no sólo apoya el ciclo biogeoquímico del nitrógeno, sino que también proporciona a las plantas los nitratos necesarios. La existencia de este proceso sin duda nos hace repensar el papel principal de los microorganismos en los ecosistemas.
Antecedentes históricos del ciclo del nitrógeno
El conocimiento del ciclo del nitrógeno se remonta al siglo XIX, cuando Louis Pasteur propuso por primera vez la idea de que la oxidación del amoníaco era un proceso biológico. Con el paso del tiempo, muchos científicos llevaron a cabo investigaciones en profundidad sobre el ciclo del nitrógeno, y el proceso de oxidación del nitrito fue un eslabón crucial en el ciclo. Fueron estas primeras exploraciones las que llevaron al desarrollo de la microbiología moderna.
La importancia de la ecología
Teniendo en cuenta que el nitrógeno es un elemento importante para el crecimiento de las plantas, el papel de las bacterias oxidantes del amoníaco es particularmente destacado en entornos agrícolas. Cuando el amoníaco ingresa al suelo, se convierte a través del ciclo del nitrógeno en nitratos que las plantas pueden absorber. Esto es especialmente importante durante la aplicación de fertilizantes porque afecta la purificación y la pérdida de nitrógeno. Más importante aún, el proceso de conversión de amoníaco también juega un papel indispensable en la eliminación de nitrógeno de las aguas residuales municipales, lo que hace que las bacterias oxidantes de amoníaco desempeñen un papel importante en las ciencias ambientales.
Retos futuros
A medida que los problemas ambientales se intensifican en todo el mundo, como el cambio climático y la contaminación por nitrógeno de las aguas subterráneas, comprender y gestionar el ciclo del nitrógeno se ha convertido en un importante tema actual. La capacidad de las bacterias que oxidan el amoníaco para adaptarse al ciclo del nitrógeno en ambientes extremos proporciona pistas importantes para la restauración y el diseño futuros de los ecosistemas. Al mismo tiempo, cómo seleccionar eficazmente inhibidores de la oxidación del amoníaco para reducir la pérdida de nitrógeno y mejorar la eficiencia de los fertilizantes también se ha convertido en un problema urgente que debe resolverse.
En este mundo de microorganismos, ¿a qué cambios están provocando las bacterias que oxidan el amoníaco y cómo afectarán a nuestro futuro?
