بكتيريا الكبريت الأرجوانية

تُعدّ بكتيريا الكبريت الأرجوانية (PSB) جزءًا من مجموعة بكتيريا الزائفة القادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي ، والتي تُعرف مجتمعةً باسم البكتيريا الأرجوانية . وهي بكتيريا لاهوائية أو مُحبة للهواء القليل ، وتوجد غالبًا في بيئات المياه الطبقية، بما في ذلك الينابيع الساخنة ، والمسطحات المائية الراكدة ، بالإضافة إلى الحصائر الميكروبية في المناطق المدية . ^{[ 1 ] [ 2 ]} على عكس النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء ، لا تستخدم بكتيريا الكبريت الأرجوانية الماء كعامل مُختزل ، وبالتالي لا تُنتج الأكسجين . بدلًا من ذلك، يُمكنها استخدام الكبريت على شكل كبريتيد أو ثيوسلفات كمانح للإلكترونات في مسارات التمثيل الضوئي . كما يُمكن لبعض الأنواع استخدام الهيدروجين (H₂ ₎ أو أيونات الحديد الثنائي (Fe²⁺ ⁾ أو أيونات النترات (NO₂⁻ ₎ ^{. [ 1 ]} يتأكسد الكبريت لإنتاج حبيبات من الكبريت العنصري . وهذا بدوره قد يتأكسد لتكوين حمض الكبريتيك .

تنقسم بكتيريا الكبريت الأرجوانية بشكل عام إلى عائلتين، هما الكروماتياسيا والإكتوثيورودوسبيراسيا ، اللتان تنتجان حبيبات كبريت داخلية وخارجية على التوالي، وتختلفان في بنية أغشيتهما الداخلية. ^{[ 1 ]} وتشكلان جزءًا من رتبة الكروماتياليس ، التي تندرج ضمن شعبة غاما بروتيوبكتيريا . كما يندرج جنس هالوثيوباسيلوس ضمن الكروماتياليس، في عائلة مستقلة، ولكنه ليس من البكتيريا الضوئية.

أصباغ التمثيل الضوئي الرئيسية: البكتيريوكلوروفيل أ أو ب

موقع أصباغ التمثيل الضوئي: الغشاء البلازمي والكروماتوفور (مجمعات الغشاء الصفائحي المتصلة بالغشاء البلازمي)

مانحات الإلكترونات في عملية التمثيل الضوئي: H₂ _، H₂S _، S

ترسب الكبريت: داخل الخلية

النوع الأيضي: فوتوليثوأوتوتروف ^{[ 3 ]}

البحيرات الطبقية هي بحيرات دائمة التطبق ناتجة عن تدرج في تركيزات الملوحة. تفصل طبقة المياه العذبة العلوية، ذات الملوحة العالية، طبقة المياه السفلية بواسطة طبقة التغير الكيميائي ، حيث تتغير الملوحة بشكل كبير. ونظرًا للاختلاف الكبير في الكثافة، لا تختلط الطبقتان العلوية والسفلية، مما يؤدي إلى بيئة خالية من الأكسجين أسفل طبقة التغير الكيميائي. ^{[ 11 ]} تُعد هذه البيئة الخالية من الأكسجين، مع توفر الضوء والكبريتيد الكافي، مثالية لبكتيريا الكبريت الأرجوانية. ^{[ 12 ] [ 11 ]}

أشارت دراسة أُجريت في بحيرة ماهوني إلى أن بكتيريا الكبريت الأرجوانية تُساهم في إعادة تدوير عنصر الفوسفور غير العضوي. ^{[ 11 ]} إذ يُؤدي صعود هذه البكتيريا إلى الطبقة العليا من الماء إلى تكوين مصدر للفوسفور المرتبط، ويُحرر نشاط الفوسفاتاز هذا الفوسفور في الماء. ثم يُدمج الفوسفور الذائب في البكتيريا غيرية التغذية لاستخدامه في عمليات النمو. وبهذه الطريقة، تُشارك بكتيريا الكبريت الأرجوانية في دورة الفوسفور وتُقلل من فقدان العناصر الغذائية. ^{[ 11 ]}

أشارت دراسة أجريت في سويسرا إلى أن سلالة Cad16 ^T من بكتيريا الكبريت الأرجوانية الموجودة في بحيرة كادانيو تمتلك أعلى معدل استيعاب _{لثاني أكسيد الكربون.} ^{[ 2 ]}

تُنتج بكتيريا الكبريت الأرجوانية أصباغًا مترافقة تُسمى الكاروتينات ، والتي تعمل ضمن مُركّب حصاد الضوء . وعندما تموت هذه الكائنات وتغرق، تُحفظ بعض جزيئات الصبغة في الرواسب بشكل مُعدّل. أحد جزيئات الكاروتينات المُنتجة، وهو الأوكينون، يتحوّل بفعل عمليات التحوّل إلى المؤشر الحيوي أوكينان . يُشير اكتشاف الأوكينان في الرواسب البحرية إلى وجود بكتيريا الكبريت الأرجوانية خلال فترة الدفن. وقد تمّ تحديد الأوكينان في نتوء رسوبي واحد من شمال أستراليا يعود تاريخه إلى 1.64 مليار سنة. ^{[ 13 ]} وخلص مؤلفو الدراسة، استنادًا إلى وجود المؤشر الحيوي لبكتيريا الكبريت الأرجوانية، إلى أن محيط العصر الباليوبوروتيروزوي كان لا بدّ أن يكون خاليًا من الأكسجين وغنيًا بالكبريتيد في الأعماق. تُقدّم هذه النتيجة دليلًا على فرضية محيط كانفيلد .

تساهم بكتيريا الكبريت الأرجوانية في الحد من المركبات العضوية الضارة بالبيئة وانبعاثات الروائح الكريهة في بحيرات معالجة مياه الصرف الصحي، حيث تُعرف بنموها. وتوجد في هذه البحيرات مركبات ضارة مثل الميثان ، وهو غاز دفيئة، وكبريتيد الهيدروجين ، وهو مركب سام ذو رائحة نفاذة. ويمكن لبكتيريا الكبريت الأرجوانية أن تساعد في خفض تركيز كليهما، بالإضافة إلى مركبات أخرى. ^{[ 14 ]}

يمكن إزالة المركبات العضوية الضارة من خلال عملية التمثيل الضوئي، وهي امتصاص الكربون بواسطة الكائنات الحية عبر عملية البناء الضوئي. ^{[ 15 ]} عندما تقوم البكتيريا المنتجة للكبريتات في البحيرات بعملية البناء الضوئي، فإنها تستخدم الكربون الناتج عن المركبات الضارة، مثل غاز الميثان ، ^{[ 16 ]} كمصدر للكربون. وهذا بدوره يزيل غاز الميثان، وهو أحد غازات الاحتباس الحراري، من البحيرة ويقلل من تأثيرها على تلوث الهواء.

_{يمكن أن يعمل كبريتيد الهيدروجين (} H₂S ) كمصدر للكبريت لبكتيريا تثبيط الفوسفات (PSB) خلال عمليات التمثيل الضوئي نفسها التي تزيل المركبات العضوية. ويؤدي استخدام H₂S _كعامل مختزل بواسطة بكتيريا تثبيط الفوسفات إلى إزالته من البحيرة، مما يقلل من الرائحة والسمية فيها. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

• حدث نقص الأكسجين
• التمثيل الضوئي اللاهوائي
• بحيرة غرين (نيويورك)
• بكتيريا الكبريت الخضراء
• أوكينان
• البكتيريا المختزلة للكبريت