Nitrosomonas ist eine Gattung gramnegativer Bakterien aus der Familie der Nitrosomonadaceae. Sie zählen zu den aeroben Ammoniumoxidierenden Bakterien und nutzen Ammonium zur Energiegewinnung. Bei dem als Nitrifikation bezeichneten Stoffwechselweg wird Ammonium zu Nitrit oxidiert. Ammoniumoxidierende Bakterien spielen eine sehr wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf der Erde. Die Gattung Nitrosomonas gehört wie Nitrobacter zu den sogenannten Schlüsselbakterien der in der Rhizosphäre lebenden Nitrifikanten.
Merkmale und Stoffwechsel Die Zellen von Nitrosomonas sind stäbchen- oder kugelförmig. Gelegentlich sind sie in Zellketten angeordnet. Die Arten sind meist mit Flagellen an den Zellenden (polar) begeißelt. Manche Arten bilden unter bestimmten Umständen schleimige Zellaggregate (z. B. Nitrosomonas oligotropha). Die Arten benötigen Sauerstoff, sie sind aerob. Einige Arten besitzen das Enzym Urease, sie können Harnstoff durch Hydrolyse spalten. Alle Arten von Nitrosomonas oxidieren in Gegenwart von Sauerstoff, also unter oxischen Bedingungen, Ammoniumionen (NH4+) und Ammoniak (NH3) zu Nitritionen (NO2−), diese Gattung zählt somit zu den Ammoniumoxidierern. Alle Gattungsnamen von ammoniumoxidierenden Bakterien beginnen mit „Nitroso-“.
Ökologie Die verschiedenen Arten von Nitrosomonas kommen in unterschiedlichen Habitaten vor. Einige kommen in Böden vor (Nitrosomonas communis, Nitrosomonas europaea, Nitrosomonas ureae), einige in Gewässern (z. B. Nitrosomonas eutropha). Einige Arten sind salzliebend (halophil) und können sich bei hohen Salzkonzentrationen vermehren. So wurde z. B. Nitrosomonas halophila im Brackwasser und in Sodaseen gefunden. Eine kryophile (kälteliebende) Art, Nitrosomonas cryotolerans, wurde aus dem Golf von Alaska isoliert und kann im Labor bei Temperaturen bis zu −5 °C kultiviert werden.
Nitrosomonas-Stämme kommen auch innerhalb von in Gebäuden verbauten Gesteinen vor. Sie führen hier die Nitrifikation (bzw. Ammonium-Oxidation) durch und können auch Schaden anrichten. Andere, hier öfter gefundene Bakterien sind Vertreter von Nitrosovibrio, Nitrosospira und Nitrobacter.
Die Nitrifikation Mit ihrer chemolithotrophen Lebensweise werden die Arten von Nitrosomonas zu den „Nitritbakterien“ gezählt. Die Oxidation von Ammoniumionen zu Nitritionen stellt den ersten Schritt der Nitrifikation dar.
Im zweiten Schritt der Nitrifikation werden in der natürlichen Umwelt – von anderen Bakterien wie Nitrobacter, die man entsprechend „Nitratbakterien“ nennt – Nitritionen zu Nitrationen (NO3−) oxidiert. Vertreter beider Gruppen, „Nitritbakterien“ und „Nitratbakterien“, kommen in der Regel zusammen vor, so dass sich das auf viele Organismen toxisch wirkende Nitrit nicht in ihrem Habitat akkumuliert. Die Nitrifikation ist Teil des natürlichen Stickstoffkreislaufs.
Wie die Vertreter der ebenfalls an dem Stickstoffkreislauf beteiligten Gattung Nitrosospira, sind Nitrosomonas-Arten überall verbreitet, während die Ammoniumoxidierer der Gattung Nitrosococcus auf Meerwasser und Salzseen beschränkt sind. Arten von Nitrospira oxidieren Nitrit zu Nitrat und zählen somit zu den Nitratoxidierern.
Systematik Nitrosomonas bildet zusammen mit der Gattung Nitrosospira die Familie der Nitrosomonadaceae in der Ordnung der Nitrosomonadales. Diese Ordnung gehört zu der Klasse der Betaproteobacteria. Nitrosomonas ist die Typusgattung der Familie und der Ordnung. N. europaea ist die Typusart. Der Erstbeschreiber dieser Gattung ist Sergej Winogradsky. Im Jahr 1890 beschrieb er als erster nitrifizierende Bakterien.
Es folgt eine Liste einiger Arten: Nitrosomonas aestuarii et al. 1991 Nitrosomonas communis et al. 1991 Nitrosomonas europaea 1892 Nitrosomonas eutropha et al. 1991 Nitrosomonas halophila et al. 1991 Nitrosomonas javanensis 1892 Nitrosomonas marina et al. 1991 Nitrosomonas mobilis et al. 1976 Nitrosomonas nitrosa et al. 1991 Nitrosomonas oligotropha et al. 1991 Nitrosomonas stercoris 2017 Nitrosomonas ureae et al. 1991
Synonyme für Nitrosomonas europaea sind Planococcus europaeus, Bacterium nitrosomonas und Pseudomonas europaea. Nitrosomonas cryotolerans ist kein valide publiziertes Taxon. Die Art Nitrosomonas mobilis ist als noch nicht gesichert anzusehen.
Literatur Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock – Mikrobiologie. 11. Auflage, Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1. George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2. Auflage, Band 2: The Proteobacteria. Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria. Springer, New York 2005, ISBN 0-387-24145-0. S. Winogradsky: Contributions à la morphologie des organismes de la nitrification. In: Archives des Sciences Biologiques (St. Petersbourg), Band 1, 1892, S. 86–137.
Einzelnachweise Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock - Mikrobiologie. 11. aktualisierte Auflage. Pearson Studium, München 2009, ISBN 978-3-8273-7358-8. I. Suzuki, U. Dular, S.C. Kwok: Ammonia or Ammonium Ion as Substrate for Oxidation by Nitrosomonas europaea Cells and Extracts, J Bacteriol. 1974 October; 120(1): 556–558.
Weblinks
B. R. Sellner: Ein kleiner Blick in die Welt der Bakterien – Biologische Stoffwechselvorgänge im Aquarium am Beispiel der Stickstoffoxidation (Nitrifikation) (1997).