Nitrifikanten haben eine wichtige Funktion im Stickstoffkreislauf der Natur. Die aerobe Umwandlung von Ammoniak in Nitrat erfolgt in zwei Schritten und wird von zwei verschiedenen Organismengruppen (den Ammoniak- und Nitritoxidanten) durchgeführt. Bei Sauerstoffmangel können nitrifizierende Bakterien wachsen, indem sie Elektronen aus organischen Substanzen oder Wasserstoff auf Nitrit bzw. Nitrat übertragen. Neben Stickstoffsalzen werden die gasförmigen Stickstoffverbindungen N2O, NO und NO2 gebildet bzw. verbraucht.
Nitrifikanten sind ubiquitär verbreitet und wurden selbst in extremen Lebensräumen wie Bodenproben aus der Antarktis, Wüstensand und Natursteinen angetroffen. Die Bildung von kompatiblen Soluten sowie das Vorkommen in Mikrokolonien ermöglichen ein Überleben unter Extrembedingungen. Aus 1,8 Millionen Jahre alten Permafrostsedimenten aus Sibirien wurden Ammoniak-und Nitritoxidanten angereichert, bei denen es sich um Vertreter der Gattungen Nitrosospira bzw. Nitrosovibrio und Nitrobacter handelte.
Die taxonomische Zuordnung von Neuisolaten erfolgt klassischerweise anhand der Zellmorphologie und seit kurzem mit Hilfe von Antikörpern gegen die Schlüsselenzyme (Ammoniak-Monooxygenase = AMO und Nitrit oxidierendes System = NOS). Untersuchungen bei den Nitritoxidanten haben gezeigt, dass jede der 4 Gattungen ein charakteristisches immunologisches Muster aufweist. Dabei reflektiert die Ähnlichkeit der verschiedenen nitritoxidierenden Systeme die Phylogenie der Organismen [1]. Gegen die AMO sind polyklonale Antikörper entwickelt worden, die alle Ammoniakoxidanten der b-Proteobakterien erkennen.
Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß neben Nitrobacter auch Nitrospira im Permafrostboden vorkommt. Diese Nitritoxidanten sind bislang nur aus Seewasser und Heizungssystemen isoliert worden, scheinen aber weit verbreitet zu sein. Immunologisch können Nitrobacter und Nitrospira anhand der Größe der b-Untereinheiten ihrer Schlüsselenzyme unterschieden werden.
Darüberhinaus zeigte die Analyse der Fettsäuren der Nitritoxidanten gattungsspezifische Profile. Sie stellen ein weiteres chemotaxonomisches Kriterium dar. Bei Nitrospira moscoviensis konnte eine neue Fettsäure nachgewiesen werden, die als spezifischer Lipidmarker in Umweltproben bzw. Anreicherungskulturen dienen könnte.
[1] Bartosch et al., 1999. Appl. Env. Microbiol. 65:4126-4133