亚硝酸细菌将氨氧化成亚硝酸。反应式：2NH3+3O2→2HNO2+2H2O。硝酸细菌将亚硝酸氧化成硝酸。反应式：HNO2 + 1/2O2 = HNO3。两类菌能分别从以上氧化过程中获得能量，但能量利用率不高，故生长较缓慢，其平均代时在10小时以上。硝化细菌在氮循环中具有重要作用。两类菌通常生活在一起，避免了亚硝酸盐在土壤中的积累，有利于机体正常生长。土壤中的氨或铵盐必需在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，从而增加植物可利用的氮素营养。时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。

许多生物能代谢不同形式的含氮化合物，为维持生态平衡中氮的循环，而微生物是地球上氮循环最重要的驱动力量。利用基因组分析等方法，维也纳大学微生物学家Koch等发现一种分布广泛的可氧化亚硝酸盐的细菌硝化螺旋菌Nitrospiramoscoviensis，在氧气存在情况下能通过氧化氢气供能维持生长。这说明微生物在自然条件下具有很强的灵活性，这一发现对于指导环境工程也具有重要意义。这一研究本周以Report方式发表在《科学》上。

将亚硝酸盐氧化成硝酸盐是生物地球化学氮循环的关键过程。亚硝酸盐氧化菌一直被认为是功能高度专一，只能依赖于其他微生物供应亚硝酸盐，因此一般在环境和污水处理厂中根据这一特征进行配置。通过对基因组分析、生理学实验和单细胞分析技术等研究发现，一种典型普遍的亚硝酸盐氧化Nitrospiramoscoviensis的基因组中包含有能氧化氢气的基因，提示能使用氢气和有氧代谢作为备用能量方式，这种能力可以让这些细菌在缺乏亚硝酸盐但存在氢气的环境中继续生长。二氧化碳固化只能用氢气作为电子供体。这一研究说明，环境细菌代谢的可塑性比过去想像地要强大。

这一研究也应该适用于人类的菌群研究，我们目前一般多关注细菌的类型，对不同细菌的代谢特征，尤其是在人类饮食年龄疾病等因素改变后是否会发生代谢调整并没有考虑，另外最近有研究发现人类肠道内细菌普遍存在病毒，这些因素提示我们细菌可能只是一个层次，细菌病毒对细菌的压制性调节也是影响健康的重要原因。

http://www.sciencemag.org/content/345/6200/1052