Кіріспе

Сульфатты "тыныс алатын" микроорганизмдер Сульфатты азайтатын микроорганизмдер (SRM) немесе сульфатты азайтатын прокариоттар (SRP) – сульфатты азайтатын бактериялар (SRB) және сульфатты азайтатын археялар (SRA) тобы. Олардың екеуі де сульфатты (SO42-) терминалдық электрон қабылдағыш ретінде пайдалана отырып, оны сульфидке (H2S) дейін тотықсыздандырады, нәтижесінде анаэробты тыныс алу жүзеге асырылады. Сондықтан, бұл сульфидогенді микроорганизмдер молекулалық оттегіні (O2) емес, сульфатты "тыныс алады", ал аэробикалық тыныс алу кезінде оттегі суға (H2O) дейін тотықсызданады. Сульфатты азайтатын микроорганизмдердің көпшілігі сульфит (SO32-), дитионит, тиосульфат, тритионат, тетратионат, элементтік күкірт (S8) және полисульфидтер (Sn2) сияқты басқа да тотыққан бейорганикалық күкірт қосылыстарын да тотықсыздандыра алады. Сульфатты азайтудан басқа, кейбір сульфатты азайтатын микроорганизмдер күкірт қосылыстарының диспропорциялануы сияқты басқа да реакцияларды жүзеге асыра алады. Контекстке байланысты, "сульфатты азайтатын микроорганизмдер" термині кең мағынада (осы күкірт қосылыстарының кез келгенін тотықсыздай алатын барлық түрлерді қамтиды) немесе тар мағынада (тек сульфатты тотықсыздайтын түрлерді қамтиды, мысалы, тиосульфатты және күкіртті тотықсыздайтын түрлерді қоспайды) қолданылуы мүмкін. Сульфатты азайтатын микроорганизмдерге 3,5 миллиард жыл бұрыннен із жазуға болады және олар Жер бетінде өмір пайда болғаннан кейін күкірт айналымына үлес қосқан ең көне микроорганизмдердің бірі саналады. Олар сульфатты электрон тасымалдау тізбегінің соңғы электрон қабылдағышы ретінде пайдаланады. Олардың көпшілігі анаэробтар, бірақ оттегіге төзімді сульфатты азайтатын микроорганизмдердің мысалдары да бар, ал кейбіреулері тіпті аэробикалық тыныс алуды да жүзеге асыра алады. Оттегі электрон қабылдағыш ретінде қолданылғанда өсу байқалмайды. Сонымен қатар, сульфатты азайтатын микроорганизмдер фумарат, нитрат (NO3-), нитрит (NO2-), темір(III) ионы (Fe3+), және диметилсульфоксид (DMSO) сияқты басқа электрон қабылдағыштарды да тотықсыздай алады. Электрон доноры тұрғысынан, бұл топта органотрофтар мен литотрофтар бар. Органотрофтар көмірсулар, органикалық қышқылдар (формат, лактат, ацетат, пропионат және бутират сияқты), спирттер (метанол және этанол), алифалық көмірсутектер (метанды қоса алғанда) және ароматты көмірсутектер (бензол, толуол, этилбензол және ксилен) сияқты органикалық қосылыстарды тотықтырады. Литотрофтар молекулалық сутекті (H2) тотықтырады, ол үшін олар анаэробты жағдайларда метаногендермен және ацетогендермен бәсекелеседі.

Экологиялық маңызы және белгілері

Сульфат теңіз суында, шөгінділерде және ыдырайтын органикалық заттарға бай суларда кеңінен кездеседі, соның ішінде әлемдегі ең көне оқшауланған жер асты суларында да. Сульфатты азайтушы микроорганизмдер анаэробты жағдайларда көптеп таралған, олар органикалық материалдардың ыдырауына көмектеседі. Сульфатты азайтушы микроорганизмдер тұзды батпақтар мен лайлы жағалаулардың күкірт иісіне жауап береді. Көптеген сутегі сульфиді судагы металл иондарымен реакцияласып, металл сульфидтерін түзетін болады. Мұндай металл сульфидтері, мысалы, темір сульфиді (FeS), ерімейтін және көбінесе қара немесе қоңыр түсті болады, нәтижесінде шламның түсі қара болып шығады. Сульфатты азайтушы бактериялар өз метаболизмінің қосалқы өнімі ретінде, қоршаған ортадағы бейорганикалық сынапты метилдендіру арқылы нейротоксикалық метилкүркіртті де өндіреді. Олар су жүйелеріндегі осы биоаккумулятивті сынап түрінің басты көзі болып саналады.

Қолданылуы

Сульфатты азайтатын кейбір микроорганизмдер көмірсутектерді тотықтыра алады, және олар ластанған топырақтарды тазалауда қолданылған. Оларды басқа да түрлі ластануларды жою үшін пайдалану ұсынылған.

Филогения

Сульфатты азайтатын микроорганизмдер, басқа күкіртті азайтатын бактериялармен бірге, сәйкестендіру мақсатында фенотиптік топ ретінде қарастырылған. Олар бірнеше түрлі филогенетикалық желілерде кездеседі. 2009 жылғы мәліметтер бойынша, 220 түрі бар 60 тұқымдас сульфатты азайтатын бактериялар белгілі. Сульфатты азайтатын бактериялардың екінші ірі тобы Бациллоталардың ішінде кездеседі, оның ішінде Desulfotomaculum, Desulfosporomusa және Desulfosporosinus тұқымдастары бар. Нитроспироталар тобында сульфатты азайтатын Thermodesulfovibrio түрлері табылады. Тағы екі топ, термофильді сульфатты азайтатын бактерияларды қамтитын, өздерінің жеке филаларына ие: Thermodesulfobacteriota және Thermodesulfobium. Сонымен қатар, сульфатты азайтатын археялардың үш туысы белгілі: Archaeoglobus, Thermocladium және Caldivirga. Олар гидротермальдық жерлерде, мұнай кен орындарында және ыстық су бұлақтарында кездеседі. 2019 жылдың шілдесінде Канададағы Кидд кенішінде жүргізілген ғылыми зерттеулер жер бетінен 7900 фут (2408 м) тереңдікте сульфатты азайтатын микроорганизмдердің тіршілік ететінін анықтады. Кидд кенішінде табылған сульфатты азайтушылар литотрофтар болып табылады, олар органикалық қосылыстардың орнына пирит сияқты минералдарды тотықтандыру арқылы энергия алады. Кидд кеніші – Жердегі ең көне судың табылған жері.