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从废水中去除氮气对于保持水质至关重要。一种基于“厌氧氨氧化”细菌的新型废水处理技术，能够厌氧去除氮化合物，大大改善了这一过程。经过十年的全尺寸厌氧氨氧化反应堆运行，Radboud大学和BE-Basic的研究人员研究了反应堆中的微生物，发现了这种人造系统的意外多样性，包括一些“微生物暗物质”。这项由Nature Communications杂志于3月31日发表的着作可以帮助提高厌氧氨氧化物反应器的性能。
荷兰废水处理公司“Waterstromen”于2006年在荷兰Olburgen安装了世界上第一个厌氧氨氧化反应堆之一，用于清洁附近Aviko炸薯条工厂废水中的氮。理论上，厌氧氨氧化物反应器可以比传统方法更便宜地去除废水中的氮，并且更节能。在实践中，反应器甚至超过了预期，并且还从废水中除去了大部分剩余的碳。由于反应器中的微生物随着时间的推移保持良好表现，该生物反应器已被用于种植其他废水处理厂从英国到中国，生物质被用来建立世界上最大的厌氧氨氧化物反应堆。这需要几吨生物质一直飞到中国，因为文化在每艘船的运输过程中死亡; 投资说明了这种处理技术的价值。目前，全世界100多个污水处理厂采用了anammox技术，这一数字正在迅速增加。
城市污水处理
经过十年的稳定运行，现在是时候检查Olburgen生物质的确如此。“该反应器中微生物的穿孔性能非常出色，因此对该培养物成分的更深入了解将有助于我们进一步改善厌氧氨氧化技术并将其应用于城市污水处理 ”Radboud大学微生物生态学教授Mike Jetten解释说。
新技术
到目前为止，厌氧氨氧化反应器的研究主要集中在已知的微生物系统上。这些是有氧，铵咀嚼，产生亚硝酸盐的生物，依赖于氧气，厌氧铵咀嚼(厌氧氨氧化)生物，而是产生氮气，但氧气是有毒的。这两种类型的生物可以在紧密的生物量团块中共存，其中需氧菌位于外部并使用所有氧气，使内部缺乏氧气，并且适合于厌氧氨氧化物。该研究的主要作者，微生物学家Daan Speth利用新技术宏基因组学研究了其他生物可以在厌氧氨氧化物反应器中茁壮成长，以及它们的作用。Speth最近从Radboud大学获得了博士学位，部分是在这项工作上。
23种生物
“微生物有如此巨大的多样性，我们真的只知道它们的一小部分。在显微镜下，这些微生物看起来很相似，所以通过眼睛识别是很棘手的。除此之外，很多微生物都不是。”甚至命名，所以我们使用DNA测序对它们进行分类。在这项研究中，我们已经取出了反应器中的所有DNA，并根据序列的特定属性对每个物种进行分类。使用这种技术，我们可以对23种最丰富的生物进行分类在反应堆中，深入了解它们在系统中的功能。“
宏基因组学
为此，Speth和他的同事分别对液体中漂浮的生物质的好氧部分和团块核心中的厌氧生物质进行了分析。这有助于他们识别和分类DNA。“这种使用宏基因组学的方法仍处于起步阶段，这是将其应用于完整生态系统的首批研究之一”。
研究人员惊讶地发现，他们识别的大多数物种与已知物种非常不同。“我们知道的大多数微生物仍然是那些在琼脂平板上生长良好的微生物，但这项工作再次说明，那里有一个不像琼脂一样的整个世界”。
微生物暗物质
在厌氧氨氧化物反应器中检测到的五种物种属于“微生物暗物质”，即生命之树中未知的大部分区域。“即使我们知道它们的DNA序列，我们也不能对这些生物说太多。” 斯佩斯解释道。“我们可以自信地说，他们的基因组很小，而且似乎错过了各种'基本'基因。我的解释是，这些是微生物寄生虫，在反应堆中喂养其他人。时间和更多研究将证明这是否属实，以及这是好事还是坏事。“
生态学中的宏基因组学
在经典遗传学和基因组学涉及单个生物的DNA的情况下，宏基因组学着眼于整个微生物生态系统的DNA的混合物。这样，可以研究生态系统中存在的基因，这表明了那里可能发生的过程。“直到几年前，这是宏基因组分析的极限，但现在我们可以开始将这些过程分配给催化它们的微生物。这是了解系统运行和操纵它的方法的一大步。这些进步是可能的因为DNA测序技术的革命性改进和分析策略“Speth说。“除了更好地理解系统外，这还提供了一个了解微生物暗物质能力的窗口'没有在实验室里种植它们。我们最终需要发展它们，以测试我们从宏基因组学工作中得到的理论。“
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