GIỚI THIỆU VỀ NHÓM VI KHUẨN VÀ CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÓ LIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ PHOSPHO
2.1.3.1. Định danh và phân loại vi khuẩn Anammo
Đến nay đã có 3 chi của vi khuẩn Anammox được phất hiện, bao gồm Brocadia ,Kuenenia và Scalindua. Về mặt phân loại, các vi khuẩn này là những thành viên mới và tạo thành phân nhánh sâu của ngành Planctomycetes, bộ Planctoycetales (Schmid et al .,2005).
Ở trường hợp phát hiện đầu tiên, bùn kỵ khí được nuôi cấy làm giàu bằng phương pháp mẻ liên tục (SBR), vi khuẩn được tách bằng kỹ thuật ly tâm gradient tỷ trọng, chiết xuất DNA, rồi tiến hành phân tích trình tự 16S rDNA. Kết quả phân tích trình tự cho thấy thuộc phân nhánh planctomycete sâu và được đặt tên
là Candidatus Brocadia Anammoxidans. Brocadia là tên của trạm xử lý pilot, đó là
nơi lần đầu tiên phát hiện ra vi khuẩn Gist-brocades (Strous .,1999). Planctomycetales được biết là một nhóm các vi khuẩn có nhiều đặc điểm riêng biệt như thành tế bào không chứa peptidoglycan, sinh sản bằng đâm chồi, phân khoang nội bào . . . (Jetten et al .,2001).
Trên cơ sở kết quả phân tích trình tự phân tử 16S rDNA vào năm 2000, các vi khuẩn anammox phát hiện ở hệ xử lý RBC ở Stuttgart (Đức) được xác định là mới (độ tương tự dưới 90% so với B.anammoxdans) và được đặt tên là Candidatus
phát hiện ở Thụy Sĩ (Egli et al .,2001), Bỉ (pynaert et al .,2002) và cũng được xác nhận chính là Candidatus Kuenenia stuttgartiensis. [ 4 ]
Ở PTN thuộc đại học Kumamoto (Nhật Bản), trong quá trình nuôi cấy liên tục ở điều kiện kỵ khí tự dưỡng trên vật liệu bám là một dạng polyester được thiết kế đặc biệt (non-woven), phản ứngAnammox và dấu hiệu màu đỏ đặc trưng của bùn sinh khối vi khuẩn anammox đã được phát hiện (Furukawa et al .,2000). Kết quả phân tích trình tự 16S rDNA trên vi sinh vật từ màng sinh học sau đó đã phát hiện các vi khuẩn Anammox này cũng có độ tương đồng khá cao với
C.Brocadia anammoxidans (92.2%) và tương đồng rất thấp với các nhóm khác đã
biết trước đó. Trên cơ sở đó, một dòng vi khuẩn Anammox mới ký hiệu là KSU-1 trong hàng ngũ các Planctomycetes (Fujii et al .,2002). [ 5 ]
Lần đầu tiên vi khuẩn Anammox cũng được phát hiện trong hệ sinh thái tự nhiên là ở vùng nước nghèo oxy của biển Đen. Kết quả phân tích trình tự 16S rDNA cho thấy 87.9% và 87.6% tương tự với các vi khuẩn Kuenenia và Brocadia
đã biết, như vậy vi khuẩn phát hiện này lại thuộc một chi khác và được đặt tên là
Candidatus Scalindua sorokinii (Kuypers et al .,2003).
Các loài Anammox khác đã được phát hiện từ đĩa quay sinh học nitrat hóa tại một nhà máy xử lý nước thải ở Pitsea (Anh).Kết quả mô tả và phân tích trình tự 16S rDNA cho thấy chúng thuộc cùng chi Scalindua, va đã được đặt tên là Candidatus “Scalindua brodae”, Candidatus “Scalindua wagneri”.Độ tương tự về trình tự 16S rDNA giữa hai loài là 93% (Schmid et al .,2003).
Một trong các vấn đề đáng lưu ý là vi khuẩn Anammox sinh trưởng rất chậm (thời gian nhân đôi khoảng hơn 3 tuần), nên việc nuôi cấy, phân lập gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên, nhờ vào kỹ thuật sinh học phân tử, việc phát hiện trực tiếp trên mẫu sống (in situ) nên việc định danh các vi khuẩn Anammox phân lập được tiến hành thuận lợi. Hàng chục “ cực dò ” nucleotide (oligonucleotide probes) dùng cho việc phát hiện bằng FISH (fluorescent in situ hybridization) và nhiều đoạn mồi (primers) đặc trưng cho phản ứng PCR khuếch đại gen 16S rDNA của vi khuẩn Anammox đã được thiết kế ( Schmid et al .,2005 ).
Hình 14 giới thiệu cây phát sinh loài (phylogenetic tree) trên cơ sở gen 16S rDNA của các vi khuẩn Anammox, đồng thời chỉ ra mối quan hệ của các chi
Anammox với các chi khác trong bộ Planctomycetales (A) và giữa các chi
Anammox đã định danh với các dòng Anammox mới phát (B). Các sơ đồ cho thấy
tính đa dạng gen của các Planctomycetes và các vi khuẩn Anammox. Một vấn đề tồn tại đang được tiếp tục nghiên cứu là mặc dù giữa 3 chi Anammox đã biết có chung tổ tiên, nhưng hơi khác nhau về mặt tiến hóa (độ tương đồng nhỏ hơn 85%
dựa vào kết quả phân tích trình tự phân tử 16S rDNA), trong khi chúng lại có những tương đồng rõ rệt về mặt phenotype: tốc độ sinh trưởng lại như nhau, đều có cấu tử anammoxosome với lớp màng đều chứa lipid ladderance.