ComammoxBakterien

ComammoxBakterien bezeichnen eine Gruppe nitrifizierender Bakterien, die die vollständige Ammoniakoxidation zu Nitrat in einem einzigen Organismus durchführen. Traditionell bestand der nitrifizierende Prozess aus zwei getrennten Schritten, die von Ammoniakoxidierern (AOB/AOA) bzw. Nitritoxidierern (NOB) übernommen wurden. Comammox bedeutet complete ammonia oxidation. Die ersten kultivierten Vertreter wurden 2015 aus einer Biofilmlage eines Wassersystems isoliert und als Nitrospira inopinata beschrieben; seither wurden weitere comammox-Stämme in Umweltproben identifiziert. Sie spielen eine zunehmende Rolle im globalen Stickstoffkreislauf, insbesondere in Umgebungen mit niedrigen Ammoniumkonzentrationen.

Systematik: ComammoxBakterien gehören zur Gattung Nitrospira innerhalb des Phylums Nitrospirae. Sie werden üblicherweise in zwei Clades, A und B, eingeteilt. Die Organismen sind chemoautotrophe, gramnegative Bakterien, die Ammoniak als Energiequelle nutzen und CO2 fixieren.

Stoffwechsel und Genetik: Sie tragen AmoABC für die Ammoniakoxidation sowie NxrAB für die Nitritoxidation; durch diese Enzyme oxidieren sie Ammoniak zu Nitrit und weiter zu Nitrat. Viele besitzen Urease und können Harnstoff als Substrat nutzen. Die Integration beider Reaktionsschritte in einem Genom ist charakteristisch für ComammoxBakterien.

Ökologie: ComammoxBakterien wurden in Böden, Süßwasser, Sedimenten sowie Biofilmen von Kläranlagen und Trinkwassersystemen nachgewiesen. Sie bevorzugen oft oligotrophe Bedingungen und können in nitrifizierenden Gemeinschaften unter niedrigen Ammoniakspiegeln dominieren. In Abwasserbehandlungssystemen beeinflussen sie die Rate der Nitrifikation.

Nachweis: Der Nachweis erfolgt über Marker-Gene wie amoA und nxrB, 16S-rRNA-Sequenzen sowie FISH-Sonden. Kulturelle Reproduktion war zunächst schwierig; Nitrospira inopinata wurde 2015 als erster reiner Stamm kultiviert, seither ermöglichen Metagenomik und Enrichments vertiefte Einblicke in Ökologie und Physiologie.