Rhodoferax es un género de Betaproteobacteria perteneciente a las bacterias púrpuras no azufradas . [1] Originalmente, las especies de Rhodoferax se incluyeron en el género Rhodocyclus como elgrupo gelatinoso Rhodocyclus . [2] El género Rhodoferax se propuso por primera vez en 1991 para dar cabida a las discrepancias taxonómicas y filogenéticas que surgieron de su inclusión en el género Rhodocyclus . [2] Rhodoferax actualmente comprende cuatro especies descritas: R. fermentans , R. antarcticus , R. ferrireducens y R. saidenbachensis . [1] [3] [4] R. ferrireducens , carece del carácter fototrófico típico común a otras dosespecies de Rhodoferax . [3] Esta diferencia ha llevado a los investigadores a proponer la creación de un nuevo género, Albidoferax , para dar cabida a esta especie divergente. [5] El nombre del género se corrigió posteriormente a Albidiferax . Con base en características genotípicas y fenotípicas, A. ferrireducens fue reclasificada en el género Rhodoferax en 2014. [4] R. saidenbachensis, una segunda especie no fototrófica del género Rhodoferax, fue descrita por Kaden et al. en 2014. [4]
Las especies de Rhodoferax son bacilos gramnegativos , cuyo diámetro varía de 0,5 a 0,9 μm con un solo flagelo polar. [1] Las dos primeras especies descritas para el género, R. fermentans y R. antarcticus , son fotoheterótrofas facultativas que pueden crecer anaeróbicamente cuando se exponen a la luz y aeróbicamente en condiciones de oscuridad a niveles atmosféricos de oxígeno. [1] R. ferrireducens es un anaerobio facultativo no fototrófico capaz de reducir Fe(III) a temperaturas tan bajas como 4 °C. [3] R. saidenbachensis crece estrictamente aeróbicamente y tiene una tasa muy baja de división celular. [4] Todas las especies de Rhodoferax poseen ubiquinona y derivados de rodoquinona con cadenas laterales isoprenoides de ocho unidades. [1] Los ácidos grasos dominantes en las células de Rhodoferax son el ácido palmitoleico (16:1) y el ácido palmítico (16:0), así como el ácido 3-OH octanoico (8:0). [1] Los principales carotenoides que se encuentran en las especies fototróficas son el esferoideno , el OH-esferoideno y la espiriloxantina. [1]
Hasta 2014, se han secuenciado tres genomas del género Rhodoferax . [6] [7] La secuenciación del genoma T118 de R. ferrireducens fue realizada por el Joint Genome Institute, y el ensamblaje se completó en 2005. [6] El genoma de R. ferrireducens contiene un cromosoma de 4,71 Mbp con un contenido de GC del 59,9% y un plásmido de 257 kbp con un contenido de GC del 54,4%. [6] Tiene 4169 genes codificadores de proteínas, seis genes de ARNr y 44 genes de ARNt en el cromosoma, así como 75 pseudogenes . [6] El plásmido contiene 248 genes codificadores de proteínas, un gen de ARNt y 2 pseudogenes. [6] El examen del genoma de R. ferrireducens indica que, aunque no puede crecer de forma autótrofa, están presentes varios genes asociados con la fijación de CO2 . [6] El genoma contiene el gen de la subunidad grande de la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (rubisco), mientras que falta la subunidad pequeña. [6] Hay otras enzimas del ciclo de Calvin, pero faltan los genes de la fosfocetolasa y la sedoheptulosa-bisfosfatasa. [6] El genoma también contiene varios genes que sugieren que R. ferrireducens puede tener cierta capacidad para resistir la exposición a metaloides y metales pesados. [6] Estos genes incluyen una supuesta bomba de eflujo de arsenito y una arsenato reductasa, así como genes similares a los que se encuentran en organismos capaces de tolerar cobre, cromo, cadmio, zinc y cobalto. A pesar de su psicrotolerancia, el genoma parece carecer de alguna de las principales proteínas conocidas de choque frío. [6]
Otro genoma secuenciado del género Rhodoferax proviene de R. antarcticus . [7] Este genoma consta de un cromosoma de 3,8 Mbp con un contenido de GC del 59,1% y un plásmido de 198 kbp con un contenido de GC del 48,4%. [7] El cromosoma contiene 4.036 supuestos marcos de lectura abiertos (ORF), y el plásmido contiene 226 ORF. [7] Dentro del genoma hay 64 genes de ARNt y tres genes de ARNr. [7] El análisis del genoma revela la presencia de dos formas de rubisco. [7] La presencia de dos formas puede permitir que R. antarcticus aproveche las concentraciones cambiantes de CO 2. [7]
El tercer genoma de Rhodoferax , Rhodoferax saidenbachensis [4] , fue secuenciado por el Instituto Veterinario Sueco SVA. El contenido de GC del genoma de 4,26 Mb es del 60,9 %. Hay 3949 genes codificadores de proteínas, 46 genes de ARNt y seis genes de ARNr en el genoma de la cepa tipo R. sidenbachensis ED16 = DSM22694.
Las especies de Rhodoferax se encuentran frecuentemente en sistemas acuáticos estancados expuestos a la luz. [1] Los aislamientos de R. fermentans utilizados para la descripción del tipo del género se aislaron por primera vez del agua de zanjas y lodos activados. [2] Otros entornos de los que se ha aislado esta especie incluyen agua de estanque y aguas residuales. [1] [2] En el caso de R. antarcticus , las cepas se aislaron por primera vez de tapetes microbianos recolectados de estanques salinos en Cabo Royds, Isla Ross, Antártida. [8] A diferencia de otras especies de Rhodoferax , donde las fuentes de aislamiento estuvieron expuestas a la luz, el aislamiento de R. ferrireducens no fototrófico se llevó a cabo utilizando sedimentos de acuíferos subterráneos anaeróbicos. [3]
El crecimiento de algunas especies de Rhodoferax puede ser apoyado por fotoorganotrofia anoxigénica, fermentación anaeróbica-oscura o respiración aeróbica. [1] [2] [8] Las especies R. fermentans y R. antarcticus son capaces de crecimiento fototrófico utilizando fuentes de carbono como acetato, piruvato, lactato, succinato, malato, fumarato, glucosa, fructosa, citrato y aspartato. [1] [2] [8] El crecimiento anaeróbico a través de la fermentación del azúcar puede ser llevado a cabo en la oscuridad por R. fermentans y es estimulado por la adición de bicarbonato. [1] [2] R. antarcticus aún no ha demostrado la capacidad de fermentar en condiciones anaeróbicas oscuras, pero es capaz de quimioorganotrofia aeróbica. [1] [8] Por el contrario, R. ferrireducens no es capaz de fotoorganotrofia o fermentación, pero es capaz de crecimiento anaeróbico utilizando donantes de electrones orgánicos (es decir, acetato, lactato, propionato, piruvato, malato, succinato y benzoato) para reducir Fe(III) a Fe(II). [3] Las temperaturas de crecimiento para las especies de Rhodoferax varían de 2 a 30 °C. [1] [3] [8] R. fermentans es una especie mesófila con una temperatura de crecimiento óptima entre 25 y 30 °C. [1] [2] Las otras tres especies, R. antarcticus , R. ferrireducens y R. saidenbachensis son especies psicrotolerantes con temperaturas de crecimiento óptimas superiores a 15 °C, pero capaces de crecer a temperaturas cercanas a 0 °C. [1] [3] [8]
Actualmente, la investigación en el área de energía sostenible está investigando la aplicación y el diseño de celdas de combustible microbianas (MFC) utilizando R. ferrireducens . [9] En una MFC, se proporciona a una suspensión bacteriana un compuesto reducido, que las bacterias utilizan como fuente de electrones. [9] Las bacterias metabolizan este compuesto y transportan los electrones liberados a través de sus redes respiratorias y, en última instancia, los donan a un aceptor de electrones sintético, también conocido como ánodo. [9] Cuando se conecta a un cátodo, el metabolismo bacteriano del compuesto reducido genera electricidad y CO 2 . [9] La ventaja de las MFC sobre la generación de electricidad convencional es la conversión directa de energía química en electricidad, mejorando la eficiencia de conversión de energía . [9] Una característica única del uso de R. ferrireducens sobre otras bacterias es que muchas otras bacterias requieren la adición de un mediador para transportar los electrones de las células bacterianas al ánodo. [9] Para R. ferrireducens , a través de una proteína de membrana desconocida, los electrones se transportan directamente desde la membrana al ánodo. [9]