Gemmatimonadota

Gemmatimonadota ist ein 2003 charakterisiertes Phylum (auch Abteilung, englisch division, lateinisch divisio) von Bakterien. Das Phylum enthält zwei Klassen, Gemmatomatonadetes und – später hinzugekommen – Longimicrobia.

Gemmatimonadota
REM-Bild von Gemmatimonas aurantiaca. Balken: 1 μm.
Systematik
Klassifikation: Lebewesen Domäne: Bakterien (Bacteria) ohne Rang: FCB-Gruppe (FCB group) Abteilung: Gemmatimonadota
Wissenschaftlicher Name
Gemmatimonadota
Zhang et al. 2021

Gemmatimonadota sind ein relativ häufiger Bestandteil der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden, wo sie 1–2 % der vorhandenen Bakterien ausmachen. Sie kommen aber auch in Süßgewässern, Kläranlagen und Sedimenten vor.

Forschungsgeschichte

Das erste Mitglied dieser Gruppe, Gemmatimonas aurantiaca wurde 2003 im Schlamm einer Kläranlage entdeckt. Dieses Bakterium ist gram-negativ, bazillenartig, aerob und scheint sich durch Knospung zu vermehren.

Ursprünglich wurde diese Verwandtschaftsgruppe (Klade) – damals nur aus der ursprünglichen Klasse bestehend – als Candidate division BD oder BD-Gruppe (en. BD group) bezeichnet, für die dann 2003 durch Zhang et al. der offizielle Name Gemmatimonadetes (für Phylum und Klasse) eingeführt wurde. Die Entdeckung der zweiten Klasse Longimicrobia 2016 machte eine Unterscheidung von Phylum und der ursprünglichen Klasse erforderlich. Ein erster Vorschlag war es, das Phylum Gemmatimonadetes umzubenennen in „Gemmatimonadaeota“ (Orden et al. 2015) oder in „Gemmatimonadota“ (Whitman et al. 2018). Thomas Cavalier-Smith schlug 2020 umgekehrt vor, die Klasse Gemmatimonadetes umzubenennen in „Gemmatimonadia“. Die ursprüngliche Autorengruppe um Zhang schlug schließlich 2021 vor, das Phylum Gemmatimonadetes in Gemmatimonadota umzubenennen, was eine Korrektur oder Modifikation ihrer ursprünglichen Benennung darstellt.

Vorkommen

Die Typusart Gemmatimonas aurantiaca wurde mit ihrem Referenzstamm T-27^T 2003 aus Belebtschlamm (en. activated sludge) in einer Kläranlage isoliert. Es handelt sich um ein gram-negatives Bakterium, das sowohl aerob als auch anaerob leben kann. Die zweite kultivierte Art, Gemmatirosa kalamazoonensis (Stamm KBS708) wurde aus ökologisch bewirtschafteten landwirtschaftlichen Böden in Michigan, USA, isoliert. Die dritte kultivierte Art, Gemmatimonas phototrophica, Stamm AP64^T, wurde aus dem flachen Süßwasser-Wüstensee Tian'ehu (天鹅湖 Tiān é hú, deutsch ‚Schwanensee‘, englisch Swan Lake, 42,005° N, 101,585° O42.005101.585, an der Bahnstrecke Linhe–Ceke) in der westlichen Gobi-Wüste, Nordchina, isoliert.Longimicrobium terrae wurde mit Stamm CB-286315^T aus einer Bodenprobe von einem typischen mediterranen Waldökosystem in Granada, Spanien, isoliert. Diese Art ist an oligotrophe Bedingungen angepasst und hat selbst unter optimalen Bedingungen eine Generationszeit von 13,5 Stunden. Die Probe für Roseisolibacter agri, Stamm AW1220, wurde 2012 in Mashare, Namibia aus für den Maisanbau genutzten Auenböden (en. floodplain soil) entnommen und 2018 veröffentlicht.

Daten aus kulturunabhängigen Studien zeigen, dass Vertreter der Gemmatimonadota in vielen natürlichen Lebensräumen weit verbreitet sind. Sie machen etwa 2 % der bakteriellen Bodengemeinschaften aus und gehören zu den neun wichtigsten Phyla, die in Böden vorkommen; dennoch gibt es derzeit (2013) nur sechs kultivierte Isolate. Gemmatimonadota wurden in einer Vielzahl von trockenen Böden wie Grasland, Prärie und Weideböden sowie in eutrophen Seesedimenten und alpinen Böden gefunden. Dieses breite Spektrum an Umgebungen, in denen Gemmatimonadota gefunden wurden, deutet auf eine Anpassung an niedrige Bodenfeuchtigkeit hin. Eine Studie zeigte, dass die Verteilung der Gemmatimonadota im Boden eher von der Verfügbarkeit von Feuchtigkeit als von der Aggregation abhängt, was die Annahme bestärkt, dass die Mitglieder dieses Stammes trockenere Böden bevorzugen. Kleinere Zahlen wurden auch in verschiedenen aquatischen Umgebungen wie Süßwasser und Sedimenten gefunden.

Systematik

Die hier angegebene Taxonomie basiert mit Stand 28. Februar 2022 auf den folgenden Quellen:

• L – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ)
• N – National Center for Biotechnology Information (NCBI, Taxonomy Browser)
• W – World Register of Marine Species (WoRMS)

Weitere Informationsquellen sind das All-Species Living Tree Project (SILVA), GTDB 05-RS95 (Genome Taxonomy Database), OneZoom und Parks et al. (2020).

Phylum: Gemmatimonadota Zhang et al. 2021 (L,N), synonym „Gemmatimonadota“ Whitman et al. 2018 (L), „Gemmatimonadaeota“ Oren et al. 2015 (L,N), Gemmatimonadetes [phylum] Zhang et al. 2003 (L,N,W), früher Candidate division BD (N) oder BD-Gruppe (en. BD group).

• Klasse: Gemmatimonadetes [class] Zhang et al. 2003 (L,N,W), synonym „Gemmatimonadia“ Cavalier-Smith 2020 (L)
  • Ordnung: Gemmatimonadales Zhang et al. 2003 (L,N,W)
    • Familie: Gemmatimonadaceae Zhang et al. 2003 (L,N,W)
      • Gattung: Gemmatimonas Zhang et al. 2003 emend. Zeng et al. 2015 (N) bzw. nur Zhang et al. 2003 (L) – ohne Autorennennung (W) – Typus
      • Gattung: „Gemmatirosa“ DeBruyn et al. 2013 (L,N)
        • Spezies: „G. kalamazoonesis“ DeBruyn et al. 2013 (L,N)
      • Gattung: Roseisolibacter Pascual et al. 2018 (L,N)
        • Spezies: R. agri Pascual et al. 2018 (L,N)
      • ohne Gattungszuweisung: Gemmatimonadaceae bacterium 4484_173 (N), Gemmatimonadaceae bacterium LWQ133 (N)
    • Gemmatimonadales mit vorläufigen Bezeichnungen ohne nähere Zuordnung (N)
• Klasse: Longimicrobia Pascual et al. 2016 (L,N)
  • Ordnung: Longimicrobiales Pascual et al. 2016 (L,N)
    • Familie: Longimicrobiaceae Pascual Pascual et al. 2016 (L,N)
      • Gattung: Longimicrobium Pascual et al. 2016 (L,N) – Typus
        • Spezies: L. terrae Pascual et al. 2016 (L,N)
    • Longimicrobiales mit vorläufigen Bezeichnungen ohne nähere Zuordnung (N)
• Gemmatimonadetes mit vorläufigen Bezeichnungen ohne nähere Zuordnung (N)

Anmerkungen

1. Gemmatimonadota Zhang et al. 2021 ersetzt die frühere Bezeichnung Gemmatimonadetes Zhang et al. 2003 für das Phylum, was bei LPSN, NCBI und WoRMS und OneZoom bisher noch nicht nachvollzogen ist. Grund: Namensgleichheit mit der Bezeichnung für die untergeordnete (Typus-)Klasse. Da der neue Vorschlag vom selben Erstautor Zhang stammt, wird dieser als Korrektur verstanden.

Weblinks und Literatur

Commons: Gemmatimonadota – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikispecies: Gemmatimonadota – Artenverzeichnis

• Brief taxonomy. Auf: taxonomy.nl
• Mariam N. Fawaz: Revealing the Ecological Ro​le of Gemmatimonadetes Through Cultivation and Molecular Analysis of Agricultural Soils. In: Master’s Thesis, University of Tennessee. Mai 2013 (tennessee.edu). . Part of the Environmental Microbiology and Microbial Ecology Commons. Dazu:
  Revealing the Ecological Ro​le of Gemmatimonadetes Through Cultivation and Molecular Analysis of Agricultural Soils (PDF; 2,6 MB), Mai 2013, insbes. §Brief review of the phylum, S. 44–60.
• Daniel L. Mummey, Peter D. Stahl: Candidate Division BD: Phylogeny, Distribution and Abundance in Soil Ecosystems. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 26, Nr. 2, S. 228–235, Juli 2003; doi:10.1078/072320203322346074, PMID 12866849.

Einzelnachweise

1. C. L. Schoch, E. W. Sayers et al.: Gemmatimonadetes. National Center for Biotechnology Information (NCBI) Taxonomy Database; abgerufen im 1. Januar 1  Details: Gemmatimonadetes Zhang et al. 2003 (phylum). Graphisch: Gemmatimonadetes. Auf: Lifemap, NCBI Version.
2. Hui Zhang, Yuji Sekiguchi, Satoshi Hanada, Philip Hugenholtz, Hongik Kim, Yoichi Kamagata, Kazunori Nakamura: Gemmatimonas aurantiaca gen. nov., sp. nov., a gram-negative, aerobic, polyphosphate-accumulating micro-organism, the first cultured representative of the new bacterial phylum Gemmatimonadetes phyl. nov. In: Int J Syst Evol Microbiol. 53. Jahrgang, Nr. 4, 1. Juli 2003, S. 1155–1163, doi:10.1099/ijs.0.02520-0, PMID 12892144 (microbiologyresearch.org). 
3. Daniel L. Mummey, Peter D. Stahl: Candidate Division BD: Phylogeny, Distribution and Abundance in Soil Ecosystems. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 26, Nr. 2, S. 228–235, Juli 2003; doi:10.1078/072320203322346074, PMID 12866849.
4. Izabela Mujakić, Adrian-Ştefan Andrei, Tanja Shabarova, Lívia Kolesár Fecskeová, Michaela M. Salcher, Kasia Piwosz, Rohit Ghai, Michal Koblížek: Common Presence of Phototrophic Gemmatimonadota in Temperate Freshwater Lakes. In: ASM mSystems, Band 6, Nr. 2, 16. März 2021; doi:10.1128/mSystems.01241-20.
5. Shinichi Takaichi, Takashi Maoka, Kazuto Takasaki, Satoshi Hanada: Carotenoids of Gemmatimonas aurantiaca (Gemmatimonadetes): identification of a novel carotenoid, deoxyoscillol 2-rhamnoside, and proposed biosynthetic pathway of oscillol 2,2′-dirhamnoside. In: Microbiology. 156. Jahrgang, Nr. 3, 1. März 2010, S. 757–763, doi:10.1099/mic.0.034249-0, PMID 19959572 (microbiologyresearch.org).  Epub 3. Dezember 2009.
6. Jennifer M. DeBruyn, Mariam N. Fawaz, Aaron D. Peacock, John R. Dunlap, Lauren T. Nixon, Katherine E. Cooper, Mark Radosevich: Gemmatirosa kalamazoonesis gen. nov., sp. nov., a member of the rarelycultivated bacterial phylum Gemmatimonadetes. In: J Gen Appl Microbiol. 59. Jahrgang, Nr. 4, 2013, S. 305–312, doi:10.2323/jgam.59.305, PMID 24005180 (jst.go.jp). 
7. Yonghui Zeng, Vadim Selyanin, Martin Lukeš, Jason Dean, David Kaftan, Fuying Feng, Michal Koblížek: Characterization of the microaerophilic, bacteriochlorophyll a-containing bacterium Gemmatimonas phototrophica sp. nov., and emended descriptions of the genus Gemmatimonas and Gemmatimonas aurantiaca. In: Int J Syst Evol Microbiol. 65. Jahrgang, Nr. 8, 2015, S. 2410​–2419, doi:10.1099/ijs.0.000272, PMID 25899503 (microbiologyresearch.org). 
8. Javier Pascual, Marina García-López, Gerald F. Bills, Olga Genilloud: Longimicrobium terrae gen. nov., sp. nov., a novel oligotrophic bacterium of the underrepresented phylum Gemmatimonadetes isolated through a system of miniaturized diffusion chambers. In: Int J Syst Evol Microbiol. 66. Jahrgang, Nr. 5, 2016, S. 1976–1985, doi:10.1099/ijsem.0.000974, PMID 26873585 (microbiologyresearch.org). 
9. C. L. Schoch, E. W. Sayers et al.: Roseisolibacter agri. National Center for Biotechnology Information (NCBI) Taxonomy Database; abgerufen im 1. Januar 1 
10. Mariam N. Fawaz: Revealing the Ecological Ro​le of Gemmatimonadetes Through Cultivation and Molecular Analysis of Agricultural Soils. In: Master’s Thesis, University of Tennessee. Mai 2013 (tennessee.edu).  Part of the Environmental Microbiology and Microbial Ecology Commons. Dazu:
    Revealing the Ecological Ro​le of Gemmatimonadetes Through Cultivation and Molecular Analysis of Agricultural Soils (PDF; 2,6 MB), Mai 2013, insbes. §Brief review of the phylum, S. 44–60.
11. Jennifer M. DeBruyn, Lauren T. Nixon, Mariam N. Fawaz, Amy M. Johnson, Mark Radosevich: Global Biogeography and Quantitative Season Dynamics of Gemmatimonadetes in Soil. In: Appl. Environ. Microbiol. 77. Jahrgang, Nr. 17, 24. August 2011, S. 6295​–6300, doi:10.1128/AEM.05005-11, PMID 21764958, PMC 3165389 (freier Volltext) – (asm.org). 
12. J. P. Euzéby: "Gemmatimonadetes" Zhang et al. 2003. In: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Abgerufen im 1. Januar 1  Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ).
13. WoRMS: Gemmatimonadetes (Phylum). Schalter „marine only“ und ggf. „extant only“ auf „off“.
14. All-Species Living Tree Project 16S rRNA-based LTP release 132. SILVA Comprehensive Ribosomal RNA Database; abgerufen im 1. Januar 1  Interactive Tree of Life (iTOL)
15. GTDB release 05-RS95. In: Genome Taxonomy Database. Abgerufen im 1. Januar 1 
16. OneZoom: Gemmatimonadetes.
17. Donovan H. Parks, Maria Chuvochina, Pierre-Alain Chaumeil, Christian Rinke, Aaron J. Mussig & Philip Hugenholtz: A complete domain-to-species taxonomy for Bacteria and Archaea. In: Nature Biotechnology. 38. Jahrgang, Nr. 9, September 2020, S. 1079–1086, doi:10.1038/s41587-020-0501-8, PMID 32341564 (nature.com). 
18. Yonghui Zeng, Fuying Feng, Hana Medová, Jason Dean, Michal Koblížek: Functional type 2 photosynthetic reaction centers found in the rare bacterial phylum Gemmatimonadetes. In: Proc Natl Acad Sci USA. 111. Jahrgang, Nr. 21, 12. Mai 2014, S. 7795​–7800, doi:10.1073/pnas.1400295111, PMID 24821787, PMC 4040607 (freier Volltext), bibcode:2014PNAS..111.7795Z.  Siehe insbesondere Fig. S2 im Supplement (Fundort).
19. C. L. Schoch, E. W. Sayers et al.: unclassified Gemmatimonadales. National Center for Biotechnology Information (NCBI) Taxonomy Database; abgerufen im 1. Januar 1 
20. C. L. Schoch, E. W. Sayers et al.: unclassified Longimicrobiales. National Center for Biotechnology Information (NCBI) Taxonomy Database; abgerufen im 1. Januar 1 
21. C. L. Schoch, E. W. Sayers et al.: unclassified Gemmatimonadetes. National Center for Biotechnology Information (NCBI) Taxonomy Database; abgerufen im 1. Januar 1