Desulfurella

Desulfurella ist eine Gattung lithoautotropher (oder chemolithotropher) anaerober Bakterien aus der Familie der Desulfobacteraceae. Desulfurella-Arten sind gramnegativ und thermoacidophil, d. h. mehr oder weniger thermophil und gleichzeitig säuretolerant (acidotolerant) bis acidophil; es gibt sowohl bewegliche (motile) Arten als auch (seltener) unbewegliche. Bei den motilen Formen sind einzelne, polare (endständige) Geißeln der stäbchenförmigen Bakterien dokumentiert. Die Spezies dieser Gattung haben einen Schwefel-reduzierenden Stoffwechsel. Arten der Gattung Desulfurella werden häufig in terrestrischen Thermalquellen mit pH-Wert im sauren Bereich (acidophil) und Temperaturen noch unter 70° C (mäßig thermophil) gefunden, beispielsweise im Río Tinto in Spanien, im Geothermalfeld Los Azufres in Mexiko sowie in Becken in der Uson-Caldera, Kamtschatka.

Desulfurella
Systematik
Domäne: Bakterien (Bacteria) Abteilung: Proteobacteria Klasse: Deltaproteobacteria Ordnung: Desulfurellales Familie: Desulfurellaceae Gattung: Desulfurella
Wissenschaftlicher Name
Desulfurella
Bonch-Osmolovskaya et al. 1993

Arten

Zur Gattung Desulfurella gehören nach der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) folgende Spezies, ergänzt um Vorschläge gemäß National Center for Biotechnology Information (NCBI) (Stand 3. September 2021):

• Desulfurella acetivorans Bonch-Osmolovskaya et al. 1993 – Typus
• Desulfurella amilsii Florentino et al. 2016 (ehem. Desulfurella sp. TR1)
• Desulfurella kamchatkensis Miroshnichenko 1998
• Desulfurella multipotens Miroshnichenko et al. 1996
• Desulfurella propionica Miroshnichenko et al. 1998
• Desulfurella sp. APF01
• Desulfurella sp. AZLFE3

Desulfurella acetivorans

Die Typusspezies D. acetivorans ist (wie die anderen Desulfurella-Arten) gramnegativ und thermophil. Die Bakterien dieser Spezies haben einen Schwefel-reduzierenden und Acetat-oxidierenden Stoffwechsel. Sie haben die Form kurzer Stäbchen und sind motil dank einer einzelnen polaren Geißel. Der Referenzstamm ist A63, gefunden in der Uson-Caldera, Kamtschatka, wo diese Bakterien in cyanobakteriellen Matten auf ca. 55° C heißem Substrat (siehe auch Substrat (Ökologie)) gedeiht. Die optimale Temperatur ist 52° C bis 57° C, sowohl bei 42° C (und niedriger) bzw. 73° C (und höher) wird kein Wachstum mehr beobachtet. Das pH-Optimum liegt bei 6.8 bis 7.0 (neutral bis leicht sauer). Stoffwechselprodukte sind Schwefelwasserstoff (H₂S) und Kohlendioxid (CO₂). Der G+C-Gehalt der DNA ist mit nur 31,4 % relativ niedrig.

Desulfurella amilsii

D. amilsii ist ebenfalls gramnegatives und mäßig thermophil, Schwefel-reduzierend und motil (dabei auch nicht sporenbildend). Sie sind säuretolerant (ph-Wert bis zu 3) und obligat anaerob, und zudem in der Lage, Thiosulfat als Elektronenakzeptor zu nutzen und Pyruvat zu vergären. Der Referenzstamm TR1 (alias DSM 29984 oder JCM 30680) wurde aus Flusssedimenten des Río Tinto in Spanien isoliert.

Desulfurella kamchatkensis

D. kamchatkensis ist gramnegativ, thermophile und Schwefel-reduzierend. Die stäbchenförmigen Bakterien sind durch eine einzelne, polare Geißel motil. Der Referenzstamm ist K-119^T (alias DSM 10409^T), gefunden in vulkanische Quellen, Kamtschatka, worauf das NamensEpitheton hinweist. Dieser Stamm wurde aus einer thermophilen mikrobiellen Gemeinschaft mit Thermothrix thiopara gewonnen. Das Temperaturoptimum ist 54–55 °C und das pH-Optima 6.9-7.2 (sauer). Als Wachstumssubstrate dienen molekularer Wasserstoff (H₂), Acetat, Fumarat, Malat, Pyruvat, Laktat und langkettige gesättigte Fettsäuren. Alleinige Stoffwechselprodukte sind, wie bei der Typusspezies D. acetivorans, Schwefelwasserstoff (H₂S) und Kohlendioxid (CO₂).

Desulfurella multipotens

D. multipotens ist ebenfalls gramnegativ, thermophil und schwefelreduzierend. Die stäbchenförmigen Bakterien (Größe 1,5-1,8 × 0,5-0,7 μm) sind der einzelnen polaren Geißel motil. Der Referenzstamm ist RH-8, er wurde auf der neuseeländischen Insel Raoul Island (Kermadec-Archipel) gefunden; dazu weitere Stämme dieser Spezies im Geothermalfeld Los Azufres in Mexiko.

Desulfurella propionica

D. propionica ist wie für die Gattung charakteristisch gramnegativ, thermophil und Schwefel-reduzierend. Die kurzen Stäbchen sind jedoch unbeweglich (nicht motil). Der Referenzstamm ist U-8^T (alias DSM 10410^T), Dieser Stamm wurde aus einer Cyanobakterienmatte, an einer eine sulfidreichen heißen vulkanischen Quelle, ebenfalls auf Kamtschatka, isoliert. Wie bei der motilen Spezies D. kamchatkensis ist das Temperaturoptimum 54–55 °C und das pH-Optimum 6.9-7.2 (sauer).

Als Wachstumssubstrate dienen neben molekularem Wasserstoff (H₂), Acetat, Fumarat, Malat, Pyruvat, Laktat und langkettige gesättigte Fettsäuren wie bei der motilen Schwesterspezies auch Propionat (worauf das Namens-Epitheton anspielt). Auch bei dieser Art sind die alleinigen Stoffwechselprodukte Schwefelwasserstoff (H₂S) und Kohlendioxid (CO₂).

Anmerkungen

1. Belege siehe Abschnitte zu den einzelnen Spezies.

Literatur

• Ronald M. Atlas: Handbook of microbiological media. 4. Auflage. Boca Raton, Fla., Washington, D.C. 2010, ISBN 978-1-4398-0408-7. 
• Alasdair Neilson: Organic chemicals an environmental perspective. Lewis Publishers, Boca Raton, Fla. 2000, ISBN 1-4200-5063-X. 
• Laetitia G. E. Wilkins, Cassandra L. Ettinger, Guillaume Jospin, Jonathan A. Eisen: Metagenome-assembled genomes provide new insight into the microbial diversity of two thermal pools in Kamchatka, Russia, in: Scientific Reports, Band 9, Nr. 3059, 28. Februar 2019, doi:10.1038/s41598-019-39576-6

Einzelnachweise

1. LPSN: Genus Desulfurella Bonch-Osmolovskaya et al. 1993
2. NCBI: Desulfurella Bonch-Osmolovskaya et al. 1993 emend. Miroshnichenko et al. 1998 (genus); graphisch: Desulfurella, auf: Lifemap, NCBI Version.
3. Francisco L. Massello, Chia Sing Chan, Kok-Gan Chan, Kian Mau Goh, Edgardo Donati, María Sofía Urbieta: Meta-Analysis of Microbial Communities in Hot Springs: Recurrent Taxa and Complex Shaping Factors beyond pH and Temperature, in: MDPI Microorganisms, Band 8, Nr. 6, Special Issue Microbial Diversity in Extreme Environments, S. 906, 16. Juni 2020, doi:10.3390/microorganisms8060906
4. UniProt: Taxonomy: Desulfurella (GENUS)
5. Don J. Brenner, Noel R. Krieg, James T. Staley (Hrsg.): Bergey's manual of systematic. 2. Auflage. Springer, New York 2005, ISBN 0-387-29298-5. 
6. T. Satyanarayana, B. N. Johri (Hrsg.): Microbial diversity: current perspectives and potential applications. Paths, Reading 2005, ISBN 81-88237-43-4. 
7. WoRMS: Desulfurella, Bonch-Osmolovskaya et al, 1990.
8. UniProt: Desulfurella acetivorans UniProt: Taxonomy: Desulfurella acetivorans (SPECIES)
9. Anna P. Florentino, Claudio Brienza, Alfons J. M. Stams, Irene Sánchez-Andrea: Desulfurella amilsii sp. nov., a novel acidotolerant sulfur-respiring bacterium isolated from acidic river sediments. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 66. Jahrgang, Nr. 3, 1. März 2016, S. 1249–1253, doi:10.1099/ijsem.0.000866, PMID 26704766 (microbiologyresearch.org). 
10. S. Pradella: Macrorestriction analysis of Desulfurella acetivorans and Desulfurella multipotens. In: FEMS Microbiology Letters. 159. Jahrgang, Nr. 1, 1998, ISSN 0378-1097, S. 137–144, doi:10.1016/S0378-1097(97)00561-2, PMID 9485604. 
11. E. A. Bonch-Osmolovskaya, T. G. Sokolova, N. A. Kostrikina, G. A. Zavarzin: Desulfurella acetivorans gen. nov. and sp. nov. — a new thermophilic sulfur-reducing eubacterium. In: Archives of Microbiology. 153. Jahrgang, Nr. 2, Januar 1990, ISSN 0302-8933, S. 151–155, doi:10.1007/BF00247813 (springer.com). 
12. R. A. Schmitz, E. A. Bonch-Osmolovskaya, R. K. Thauer: Different mechanisms of acetate activation in Desulfurella acetivorans and Desulfuromonas acetoxidans. In: Archives of Microbiology. 154. Jahrgang, Nr. 3, 1990, ISSN 0302-8933, S. 274–279, doi:10.1007/BF00248967. 
13. LPSN: Species Desulfurella amilsii Florentino et al. 2016
14. Charles Thomas Parker, George M. Garrity: Nomenclature Abstract for Desulfurella amilsii Florentino et al. 2016. In: The NamesforLife Abstracts. 2016, doi:10.1601/nm.28292 (englisch). 
15. A. P. Florentino, A. J. Stams, I. Sánchez-Andrea: Genome Sequence of Desulfurella amilsii Strain TR1 and Comparative Genomics of Desulfurellaceae Family. In: Frontiers in microbiology, Band 8, Nr. 222, 2017, doi:10.3389/fmicb.2017.00222
16. UniProt: Desulfurella amilsii (SPECIES)
17. M. L. Miroshnichenko, F. A. Rainey, H. Hippe, N. A. Chernyh, N. A. Kostrikina, E. A. Bonch-Osmolovskaya: Desulfurella kamchatkensis sp. nov. and desulfurella propionica sp. nov., new sulfur-respiring thermophilic bacteria from Kamchatka thermal environments. In: Int J Syst Bacteriol. 48. Jahrgang, Nr. 2, 1. April 1998, S. 475–479, doi:10.1099/00207713-48-2-475, PMID 9731287 (microbiologyresearch.org). 
18. UniProt: Desulfurella kamchatkensis (SPECIES)
19. M. L. Miroshnichenko, G. A. Gongadze, A. M. Lysenko, E. A. Bonch-Osmolovskaya: Desulfurella multipotens sp. nov., a new sulfur-respiring thermophilic eubacterium from Raoul Island (Kermadec archipelago, New Zealand). In: Archives of Microbiology. 161. Jahrgang, Nr. 1, 1994, ISSN 0302-8933, S. 88–93, doi:10.1007/BF00248898. 
20. UniProt: Desulfurella multipotens (SPECIES)
21. Elcia M. S. Brito, Norberto Villegas-Negrete, Irene A. Sotelo-González, César A. Caretta et al.: Microbial diversity in Los Azufres geothermal field (Michoacán, Mexico) and isolation of representative sulfate and sulfur reducers, in: Extremophiles, Band 18, S. 385–39, 21. Januar 2014, doi:10.1007/s00792-013-0624-7
22. UniProt: Desulfurella propionica (SPECIES)