Mariprofundus ferrooxydans

Mariprofundus ferrooxydans es una bacteria neutrófila , quimiolitótrofa y Gram negativa que puede crecer oxidando hierro ferroso a férrico . ^{[ 2 ]} Es uno de los pocos miembros de la clase Zetaproteobacteria en el filo Pseudomonadota . Se encuentra típicamente en ambientes de aguas profundas ricos en hierro, particularmente en fuentes hidrotermales . ^{[ 4 ]} M. ferrooxydans produce característicamente tallos de oxihidróxidos de hierro sólidos que forman tapetes de hierro. ^{[ 2 ]} Los genes que se han propuesto para catalizar la oxidación de Fe(II) en M. ferrooxydans son similares a los involucrados en vías redox de metales conocidas, por lo que sirve como un buen candidato para un organismo modelo de oxidación de hierro. ^{[ 4 ]}

La bacteria fue aislada de tapetes microbianos ricos en hierro asociados con chimeneas hidrotermales en un volcán submarino, el monte submarino Kamaʻehuakanaloa (anteriormente Lōʻihi), cerca de Hawái , y tiene solo un 85,3 % de similitud en el gen 16S con su especie cultivada más cercana, Methylophaga marina . Tiene un tiempo de duplicación a 23  °C de 12 horas y una morfología de bacilo curvado (aproximadamente 0,5 × 2–5  μm). ^{[ 2 ]}

A pesar de haber sido publicada válidamente, ^{[ 3 ]} la etimología del epíteto genérico es gramaticalmente incorrecta, siendo una concatenación del neutro latino mare-is (el mar) con el adjetivo masculino latino profundus (profundo) que pretendía significar un organismo de aguas profundas (el neutro de profundus es profundum ). ^{[ 3 ]} El epíteto específico es ferrum (sustantivo latino), hierro y oxus (adjetivo griego), ácido o agrio, y en palabras combinadas indica oxígeno. (NL v. oxydare , hacer ácido, oxidar; NL part. adj. ferrooxydans , oxidante de hierro). ^{[ 3 ]}

M. ferrooxydans vive en condiciones microóxicas y utiliza Fe(II) como donador de electrones y lo oxida a Fe(III) como su principal vía de adquisición de energía, utilizando oxígeno como aceptor de electrones y CO₂ _como su fuente de carbono. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Es un quimiolitótrofo que requiere sales marinas y no se ha demostrado que crezca heterotróficamente. ^{[ 2 ]} La oxidación biótica del hierro compite con la oxidación abiótica del hierro, por lo que M. ferrooxydans prospera en ambientes con altas concentraciones de Fe(II) pero bajas concentraciones de oxígeno, donde la oxidación biótica del hierro puede competir con la oxidación abiótica. ^{[ 2 ]} Tener altas concentraciones de Fe(II) en el ambiente es crítico ya que la oxidación del hierro es un proceso de bajo rendimiento energético, y se deben oxidar grandes cantidades de hierro para producir una cantidad adecuada de energía. ^{[ 6 ]} El modelo propuesto de oxidación de hierro en M. ferrooxydans implica la oxidación de Fe(II) por una oxidasa de hierro de la membrana externa, canalizando el electrón a través de una cadena de transporte de electrones compuesta por citocromos; el oxígeno se utiliza como aceptor terminal de electrones y luego se utiliza el transporte inverso de electrones para producir NADH. ^{[ 4 ]}

Las células de M. ferrooxydans son bacilos curvos Gram-negativos que pasan por dos etapas de vida: tienen una etapa de vida libre donde son móviles, y una segunda etapa donde oxidan el hierro y forman óxidos de hierro sólidos. ^{[ 4 ]} Los tallos fibrosos retorcidos de oxihidróxidos de hierro extruidos por M. ferrooxydans se encuentran en tapetes de hierro y se predice que consisten en una matriz orgánica que permite que la estructura de óxido de hierro se forme de una manera característica de M. ferrooxydans . ^{[ 4 ] [ 2 ]} Este organismo también es móvil y quimiotáctico, lo que le permite moverse hacia concentraciones apropiadas de oxígeno incluso en el entorno heterogéneo y rápidamente cambiante de las chimeneas hidrotermales; el organismo puede detectar y responder rápidamente a los cambios en las concentraciones de oxígeno para permitir la aerotaxis hacia niveles apropiados de oxígeno. ^{[ 4 ]} La motilidad permite a M. ferrooxydans permanecer en condiciones microóxicas a pesar de la cantidad de mezcla que ocurre en su entorno, y permanecer donde puede competir con la oxidación abiótica del hierro para adquirir suficiente energía para sobrevivir. ^{[ 4 ]}

M. ferrooxydans es capaz de fijar CO₂ _utilizando genes RuBisCo codificados en su genoma; posee múltiples genes RuBisCo diferentes, lo que sugiere que el organismo se ha adaptado para fijar CO₂ _en un espectro más amplio de concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono. ^{[ 4 ]} Nunca se ha observado que este organismo crezca heterotróficamente, sin embargo, su genoma codifica un sistema de fosfotransferasa de azúcares, utilizado típicamente como transportador de carbohidratos, que es específico para fructosa y manosa. ^{[ 4 ]} Por lo tanto, el transporte de carbohidratos está codificado en su genoma, pero se desconoce si pueden usarse como fuente de carbono o si se utilizan para formar la matriz de andamiaje de carbohidratos de los tallos retorcidos que forma el organismo. ^{[ 4 ]}

M. ferrooxydans , junto con otras bacterias oxidantes de hierro (FeOB), se han relacionado con la corrosión del acero Q235; son capaces de formar una biopelícula en la superficie del acero y causar picaduras en la misma. [ ^{5 ] Los} principales productos de la corrosión del acero Q235 causada por M. ferrooxydans son óxidos de hierro como FeOOH y Fe₂O₃ _{, y este organismo también provoca la} acidificación del entorno alrededor del sitio de fijación, lo que permite que se produzcan las picaduras. ^{[ 5 ]}

• Filogenia de Pseudomonadota para más información sobre la ubicación

• Cepa tipo de Mariprofundus ferrooxydans en Bac Dive - la base de datos de metadatos de diversidad bacteriana