Caldisphaera
Caldisphaera ist eine Gattung von Mikroorganismen. Die Arten können Schwefel als Energiequelle nutzen. Als Kohlenstoffquelle werden organische Substanzen genutzt. Caldisphaera zählt zu der Gruppe der Archaeen. Die auch als Archaebakterien bezeichnete Gruppe besitzt, wie auch die Bakterien (Bacteria), keinen Zellkern, sie zählen zu den Prokaryonten. Vertreter von Caldisphaera benötigen hohe Temperaturen für das Wachstum. So zeigt „Caldisphaera draconis“ optimales Wachstum bei Temperaturen von 70–72 °C. Sie benötigen weiterhin Umgebungen mit hohen Säuregehalt. Vertreter der Gattung wurden u. a. in thermalen Quellen im Yellowstone-Nationalpark isoliert.[1]
| Caldisphaera | ||||||||||||
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| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Caldisphaera | ||||||||||||
| Itoh et al. 2003 |
Merkmale
BearbeitenDie Zellen sind kokkenförmig und treten einzeln oder paarweise auf. Flagellen sind nicht vorhanden. Ein isolierter Stamm kann Pili bilden.[1]
Stoffwechsel
BearbeitenCaldisphaera ist anaerob, d. h. Sauerstoff wird nicht toleriert. Ein Stamm von C. lagunensis ist hierbei eine Ausnahme, er zeigt auch Wachstum in einer sauerstoffarmen Umgebung (bis zu 2 % O2). Arten können zur Energiegewinnung elementaren Schwefel (S0) zu Schwefelwasserstoff reduzieren, man spricht von der Schwefelatmung. Elementarer Schwefel wird hierbei zu Schwefelwasserstoff (H2S) reduziert. Wenn kein Schwefel vorhanden ist, kann die Fermentation (auch als Gärung bezeichnet) durchgeführt werden.[1]
Die Arten benötigen hohe Temperaturen für das Wachstum, sie sind thermophil. C. lagunesis zeigt optimales Wachstum bei 70–78 °C, „C. draconis“ bei 70–72 °C.[1] Des Weiteren benötigen sie saure Umgebungen, C. lagunesis benötigt für das Wachstum pH-Werte von 2,3–5,4.
Die Gattung besitzt cyklische und acyklische Glycerol-Dialkyl-Glycerol-Tetraether-Lipide (englisch Glycerol dialkyl glycerol tetraethers, GDGTs). C. lagunensis enthält Norspermidin und Spermidin sowie Agmatin als die wichtigsten Polyaminbestandteile.[1]
Ökologie
Bearbeiten„Caldisphaera draconis“ wurde im Dragon Spring im Norris-Geysir-Becken, Yellowstone-Nationalpark, gefunden.[2] Hier sind elementarer Schwefel und gelöste organischen Kohlenstoffverbindung vorhanden. Funde von C. lagunensis stammen aus sauren, heißen Quellen und Solfataren. Weitere Stämme von Caldisphaera wurden aus vulkanisch-sauren heißen Quellen auf den Philippinen und in den USA isoliert, und verwandte 16S-rRNA-Proben wurden in ähnlichen geothermischen Habitaten in Japan, Russland und Taiwan nachgewiesen.[3][4][5] Solche Umgebungen sind im Allgemeinen anaerob und enthalten Ablagerungen von elementarem Schwefel, der durch die Schwefelatmung von Caldisphaera genutzt werden kann.[1] Als Kohlenstoffquelle für die Fermentation können Reste von abgestorbenen Archaeen- und Bakterienzellen oder andere organische Stoffe genutzt werden. Die Art „C. draconis“ wurde vom Nadelstreu der Küsten-Kiefer (Pinus contorta) nachgewiesen und ist hier am Abbau der für andere Organismen schwierig zu nutzenden Nadeln beteiligt. Die Nadeln enthalten den für das Bakterium wichtigen Schwefel und organische Verbindungen als Kohlenstoffquelle.[2]
Es wurden auch mit denen von Caldisphaera verwandte 16S-rRNA-Proben in Tiefsee-Schloten gefunden.[6][7]
Die Gattung Caldisphaera zählt zu den sogenannten thermoacidophilen Mikroorganismen, neben hohen Temperaturen werden auch stark saure Umgebungen benötigt. C. lagunensis zeigt optimales Wachstum bei pH-Werten von 3,5–4,0 und Temperaturen von 70–80 °C. Optimale pH-Werte und Temperaturen für „C. draconis“ sind 2,5–3,0 pH und 70–72 °C. Andere thermoacidophile Archaeen innerhalb der Klasse Thermarchaeota sind z. B. Arten von Acidianus (70–85 °C und 0.8–2.5 pH), von der nah verwandten Gattung Acidilobus (80 °C und 3.5–3.8 pH), Metallosphaera (65–75 °C, 2.5–4.0 pH) und Sulfolobus (65–80 °C, 2.0–3.5 pH). Bei den Bakterien sind es z. B. Alicyclobacillus (45–60 °C, 3.0–4.0 pH) und Hydrogenobaculum (65 °C, 3.0 pH).[8]
Systematik
BearbeitenCaldisphaera zählt zu den Archaebakterien (Archaea) und wurde 2003 zuerst beschrieben.[9] Die Gattung wurde zunächst zu der neu aufgestellten Familie Caldisphaeraceae gestellt, später wurde sie den Acidilobaceae zugeordnet.[10] Die Familie zählt zu den Thermoproteota (früher als Crenarchaeota bezeichnet).
Namensgebung
BearbeitenDer Gattungsname Caldus kommt „Caldus“, das lateinische Wort für „heiß“, und dem griechischen Wort „Sphaîra“ für „Kugel“. Caldisphaera bedeutet also soviel wie „eine heiße kugelförmige Zelle“.[10]
Weblinks
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Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d e f Takashi Itoh: Caldisphaera. In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm01323 (wiley.com [abgerufen am 22. Juli 2024]).
- ↑ a b Eric S. Boyd, Robert A. Jackson, Gem Encarnacion, James A. Zahn, Trevor Beard, William D. Leavitt, Yundan Pi, Chuanlun L. Zhang, Ann Pearson, Gill G. Geesey: Isolation, Characterization, and Ecology of Sulfur-Respiring Crenarchaea Inhabiting Acid-Sulfate-Chloride-Containing Geothermal Springs in Yellowstone National Park. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 73, Nr. 20, 15. Oktober 2007, ISSN 0099-2240, S. 6669–6677, doi:10.1128/AEM.01321-07, PMID 17720836, PMC 2075080 (freier Volltext) – (asm.org [abgerufen am 1. August 2024]).
- ↑ Shingo Kato, Takashi Itoh, Akihiko Yamagishi: Archaeal diversity in a terrestrial acidic spring field revealed by a novel PCR primer targeting archaeal 16S rRNA genes: Novel Archaea in a thermoacidic spring. In: FEMS Microbiology Letters. Band 319, Nr. 1, Juni 2011, S. 34–43, doi:10.1111/j.1574-6968.2011.02267.x (oup.com [abgerufen am 23. Juli 2024]).
- ↑ Chang-Chai Ng, Chen-Chin Chang, Yuan-Tay Shyu: Archaeal Community Revealed by 16s rRNA and Fluorescence in situ Hybridization in a Sulphuric Hydrothermal Hot Spring, Northern Taiwan. In: World Journal of Microbiology and Biotechnology. Band 21, Nr. 6-7, Oktober 2005, ISSN 0959-3993, S. 933–939, doi:10.1007/s11274-004-6819-4 (springer.com [abgerufen am 31. Juli 2024]).
- ↑ Anna A. Perevalova, Tatiana V. Kolganova, Nils-Kåre Birkeland, Christa Schleper, Elizaveta A. Bonch-Osmolovskaya, Alexander V. Lebedinsky: Distribution of Crenarchaeota Representatives in Terrestrial Hot Springs of Russia and Iceland. In: Applied and Environmental Microbiology. Band 74, Nr. 24, 15. Dezember 2008, ISSN 0099-2240, S. 7620–7628, doi:10.1128/AEM.00972-08, PMID 18849450, PMC 2607163 (freier Volltext) – (asm.org [abgerufen am 31. Juli 2024]).
- ↑ Zhichao Zhou, Emily St. John, Karthik Anantharaman, Anna-Louise Reysenbach: Global patterns of diversity and metabolism of microbial communities in deep-sea hydrothermal vent deposits. In: Microbiome. Band 10, Nr. 1, 27. Dezember 2022, ISSN 2049-2618, doi:10.1186/s40168-022-01424-7, PMID 36572924, PMC 9793634 (freier Volltext) – (biomedcentral.com [abgerufen am 30. Juli 2024]).
- ↑ Daan R Speth, Feiqiao B Yu, Stephanie A Connon, Sujung Lim, John S Magyar, Manet E Peña-Salinas, Stephen R Quake, Victoria J Orphan: Microbial communities of Auka hydrothermal sediments shed light on vent biogeography and the evolutionary history of thermophily. In: The ISME Journal. Band 16, Nr. 7, 1. Juli 2022, ISSN 1751-7362, S. 1750–1764, doi:10.1038/s41396-022-01222-x, PMID 35352015, PMC 9213671 (freier Volltext) – (oup.com [abgerufen am 30. Juli 2024]).
- ↑ Yutaka Kawarabayasi: Acido- and Thermophilic Microorganisms: Their Features, and the Identification of Novel Enzymes or Pathways. In: Polyextremophiles. Band 27. Springer Netherlands, Dordrecht 2013, ISBN 978-94-007-6487-3, S. 297–313, doi:10.1007/978-94-007-6488-0_12 (springer.com [abgerufen am 30. Juli 2024]).
- ↑ T. Itoh, K. Suzuki, P. C. Sanchez, T. Nakase: Caldisphaera lagunensis gen. nov., sp. nov., a novel thermoacidophilic crenarchaeote isolated from a hot spring at Mt Maquiling, Philippines. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Band 53, Nr. 4, 1. Juli 2003, ISSN 1466-5026, S. 1149–1154, doi:10.1099/ijs.0.02580-0 (microbiologyresearch.org [abgerufen am 31. Juli 2024]).
- ↑ a b LPSN - Acidilobaceae
Literatur
Bearbeiten- Takashi Itoh: Caldisphaera. In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm01323 (wiley.com [abgerufen am 22. Juli 2024]).