厌氧氨氧化——你不知道的研究及发展历史-北极星水处理网

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Gist-Brocades酵母厂位于荷兰鹿特丹市市中心，由于工厂产生大量臭鸡蛋味的气体和含硫废物，因此该厂并不受当地人欢迎。为了讨好厂区附近的邻居，该公司设计了一道除味的工艺，就是用厌氧池来取代密闭出水。因此该厂将80年代中期建的一所中试改成厌氧池，使得硫化物浓度有所下降。但是，当居民在呼吸上松了一口气后，厂里的工人们却注意到了一个奇怪的现象。道理上，氨需要氧进行降解，所以工程师认为厌氧池中的氨氮浓度应该保持不变。但是几个月后，氨浓度仍继续降低，并且开始产生氮气。

出于好奇，该工厂联系了戴尔福特工业大学的生物学家Gijs Kuenen。Kuenen猜测可能是厌氧菌的作用，厌氧菌可能会利用氨和亚硝生成氮气和水。细菌能够进行厌氧氨氧化或厌氧氨氧化反应的观点大约在10年前就已经被提出，但大部分微生物学家都持怀疑态度，因为之前从来没有发现过这种菌，并且也从没见自然发生过。

Kuenen意识到神奇的厌氧氨氧化菌可能会提供一个新的污水处理方法，如果在其他地方也有所发现，那么该菌在自然界中将会非常重要。所以Kuenen决定要研究一下。他的前博士生Marc Strous说“这是一个勇敢的举动，”Marc Strous目前在荷兰的内梅亨大学，“Kuenen开始研究一些他所有同事都认为不存在的东西。”

在氮循环中的作用

电子显微镜有助于揭开未知世界。一次近距离的观察发现，这些微生物体都居住在一个陌生的、内部的、膜结合的隔室内。这是个很大的惊喜，因为就好像跟人类本身细胞一样，只有更加复杂(或真核)的细胞才有这种隔室，我们称为细胞器。简单的“原核”细胞和细菌都没有细胞器。目前我们只知道一种菌，浮霉菌，具有这种结构，因此证明这种微生物属于该门。

浮霉菌非常奇特，因为它同时含有生活中细菌、真菌和古菌三大菌属的功能，因此有些人认为该菌在早期可能跟三大菌属是同一个祖先。DNA的研究将它们明确归类为细菌属。但是他们的内部细胞器使它们更像真菌。同时，该微生物细胞壁中缺少刚性聚合肽聚糖，这使得它们又类似于单细胞膜的古菌。Strous说“它们的出现模糊了细菌的定义”。;

我们并不知道浮霉菌能否进行厌氧氨氧化反应，但Kuenen的团队用氨和亚硝培养出了厌氧氨氧化菌，并观察到培养底物的消失。基因分析证实了该微生物，它们临时命名为Brocadiaanammoxidans;anammoxidans是它们独特的生物化学特性，Brocadia是它们被发现的地方，由于该菌鲜红的颜色从而留给研究者们美好而深刻的印象。

本文发表以后，所有同事的观点一夜之间全部都改变。MikeJetten也是内梅亨大学微生物学家，并且继续从事该项工作，他说“这是一个真正的转折点”。在文章发表前，多数微生物学家不相信会发生厌氧氨氧化。但这之后，该理论得到了广泛的认同，并且厌氧氨氧化菌在地球氮循环中也有了它们应有的位置。

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