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Prochlorococcus marinus ist die einzige bekannte und wissenschaftlich beschriebene Art der Gattung Prochlorococcus Es ist ein vorwiegend marin verbreitetes Photosynthese betreibendes einzelliges Cyanobakterium Prochlorococcus gehort zu den kleinsten bekannten photoautotrophen Organismen und damit zum sog Picoplankton Aufgrund seiner hohen Konzentration in weiten Bereichen der Ozeane ist er nach aktuellem Forschungsstand das Lebewesen mit der hochsten Individuenanzahl und zugleich das am weitesten verbreitete Lebewesen der Erde und spielt bei der Primarproduktion organischer Stoffe eine besonders grosse Rolle 1 2 3 Prochlorococcus marinusSEM Aufnahme von Prochlorococcus marinus koloriert SystematikAbteilung Cyanobakterien s l Cyanobacteriota Klasse Cyanobakterien s s Cyanophyceae Ordnung ProchloralesFamilie ProchlorococcaceaeGattung ProchlorococcusArt Prochlorococcus marinusWissenschaftlicher Name der GattungProchlorococcusS W Chisholm S L Frankel R Goericke R J Olson B Palenik J B Waterbury L West Johnsrud amp E R ZettlerWissenschaftlicher Name der ArtProchlorococcus marinusS W Chisholm R J Olson E R Zettler J B Waterbury R Goericke amp N Welschmeyer Inhaltsverzeichnis 1 Merkmale 2 Verbreitung 3 Lebensweise und Okologie 4 Forschungsgeschichte 5 Systematik 6 Viren 7 Belege 8 WeblinksMerkmale Bearbeiten nbsp Prochlorococcus kolorierte SEM AufnahmeDie Zellen sind mit 0 5 bis 0 8 µm Durchmesser verglichen mit anderen Cyanobakterien klein Sie gehoren damit zu den kleinsten bekannten Photosynthese betreibenden Organismen und werden dem Picoplankton zugeordnet 4 Die Licht absorbierenden Pigmente Photosynthesepigmente von Prochlorococcus bestehen hauptsachlich aus Chlorophyll a2 Chl a2 und b2 Chl b2 dies sind Divinyl Derivate der in Pflanzen vorkommenden Chlorophylle a und b Mono Vinyl Chlorophylle kommen jedoch nicht vor 1 Das Genom von Prochlorococcus marinus wurde vollstandig sequenziert Die Analyse der Genomsequenzen von 12 Prochlorococcus Stammen zeigt dass 1 100 Gene allen Stammen gemeinsam sind und die durchschnittliche Genomgrosse bei etwa 2 000 Genen liegt 2 Im Gegensatz dazu haben eukaryotische Algen uber 10 000 Gene 5 Verbreitung BearbeitenProchlorococcus ist zahlenmassig nach aktuellem Kenntnisstand der haufigste und am weitesten verbreitete Organismus der Erde 4 Er kommt hauptsachlich in den Ozeanen zwischen den Breitengraden 40 N und 40 S in den oberen 100 bis 150 m vor und zwar vor allem in nahrstoffarmen oligotrophen Bereichen mit einer Wassertemperatur von mindestens 10 C Dabei erreicht er Konzentrationen von 1 105 bis 3 105 je Milliliter und 1011 bis 1014 je Quadratmeter und stellt einen betrachtlichen Anteil des Bakterioplanktons aller Ozeane dar 1 Lebensweise und Okologie BearbeitenAls photoautotropher Organismus steht Prochlorococcus am Beginn der Nahrungskette und ist fur einen wesentlichen Teil der marinen Primarproduktion verantwortlich Die Zellen teilen sich unter naturlichen Bedingungen im Mittel einmal taglich Das bedeutet dass jeden Tag 50 Prozent der gesamten Prochlorococcus Biomasse in die marinen Nahrungsnetze eintreten Prochlorococcus besiedelt hauptsachlich zwei okologische Nischen Neben oberflachennah lebenden Populationen findet man Photosynthese betreibende Zellen auch bis in Tiefen von uber 150 Meter Hier stehen weniger als 1 Prozent der oberflachennahen Lichtintensitat zur Verfugung und das Elektromagnetische Spektrum des Lichtes enthalt nur noch den Blauanteil Diese an Schwachlicht adaptierten Zellen verfugen uber Antennenpigmente die auch blaues Licht geringer Intensitat absorbieren konnen und ein Uberleben ermoglichen Entsprechend werden die Bakterien in zwei Gruppen eingeteilt Mitglieder der low light LL Gruppe besitzen ein hoheres Verhaltnis von Chlorophyll b2 a2 als Mitglieder der high light HL Gruppe Die Gruppen unterscheiden sich ausserdem in ihren Stickstoff und Phosphatanforderungen sowie in ihrer Sensibilitat gegenuber Kupferverbindungen und Viren Hochlichtadaptierte Stamme bewohnen Tiefen zwischen 25 und 100 m wahrend niedriglichtadaptierte Stamme Gewasser zwischen 80 und 200 m bewohnen Diese Okotypen konnen anhand der Sequenz ihres ribosomalen RNA Gens unterschieden werden 6 7 Forschungsgeschichte BearbeitenDie fruhesten Hinweise auf sehr kleine Chlorophyll b haltige Cyanobakterien im Ozean stammen aus den Jahren 1979 8 und 1983 9 Die Gattung Prochlorococcus wurde 1986 von Sallie W Penny Chisholm Massachusetts Institute of Technology Robert J Olson Woods Hole Oceanographic Institution und weiteren Mitarbeitern in der Sargassosee mittels Durchflusszytometrie entdeckt 10 Fur die Entdeckung wurde Chisholm 2019 mit dem Crafoord Preis ausgezeichnet 11 Die erste Kultur von Prochlorococcus wurde 1988 in der Sargassosee isoliert Stamm SS120 und kurz darauf wurde ein weiterer Stamm aus dem Mittelmeer gewonnen Stamm MED Der Name Prochlorococcus wurde gewahlt weil man ursprunglich annahm dass Prochlorococcus mit Prochloron und anderen Chlorophyll b enthaltenden Bakterien sodass auch die hier verwendete Systematik nach NCBI die Gattung in die Prochlorophyten Prochlorales einreihte 12 Systematik Bearbeiten nbsp Durchflusszytometrie einer Meerwasserprobe in der drei Picoplanktongruppen erkennbar sind Prochlorococcus Synechococcus und Pico Eukaryoten Inzwischen ist aber bekannt dass die Prochlorophyten wiss Prochlorophyta mehrere separate phylogenetische Zweige innerhalb der Cyanobakterien bilden Anhand der rRNA Sequenzen erkannte man dass es sich bei Prochlorococcus um eine eigenstandige Gruppe unter den Cyanobakterien handelt die zwar die Divinyl Derivate von Chlorophyll a und b aber keine Mono Vinyl Chlorophylle enthalten Prochlorococcus ist der einzige bekannte sauerstoffhaltige phototrophe Wildtyp der kein Chl a als Hauptphotosynthesepigment enthalt und ist der einzige bekannte Prokaryote mit a Carotin 13 Neuere Phylogenien Stand 2021 fassen die Gattung Prochlorococcus und die marinen Synechococcus in einer Klade mariner Picocyanobacteria auch marine SynPro Gruppe genannt zusammen deren letzter gemeinsamer Ahn LGA oder MRCA vor etwa 414 340 bis 419 Millionen Jahren gelebt hat Die Auseinanderentwicklung Divergenz dieser Gruppe und der Gattungen Cyanobium Aphanothece sowie anderer verwandter Synechococcus Vertreter wird im spaten Ediacarium vor 571 Millionen Jahren angenommen 14 Viren Bearbeiten nbsp Adsorption von P SSP7 Phagen Prochlorococcus virus PSSP7 an Prochlorococcus marinus MED4 visualisiert durch Kryo ET Es gibt eine Reihe bekannter Viren die Prochlorococcus infizieren und daher nicht taxonomisch als Cyanophagen klassifiziert werden Die vom International Committee on Taxonomy of Viruses ICTV bestatigten Spezies Stand Januar 2022 gehoren den Familien Autographiviridae Podoviren und Kyanoviridae Myoviren sowie der Gattung Eurybiavirus Myoviren an alle in der Klasse Caudoviricetes 15 16 Familie Autographiviridae Podoviren Gattung BanchanvirusProchlorococcus Virus SS120 1 wissenschaftlich Banchanvirus SS1201 Gattung CheungvirusProchlorococcus Virus NATL1A7 wiss Cheungvirus NATL1A7 Gattung LingvirusProchlorococcus Virus PGSP1 wiss Lingvirus PGSP1 Gattung TangaroavirusProchlorococcus Virus 951510a wiss Tangaroavirus tv951510a Prochlorococcus virus NATL2A133 wiss Tangaroavirus NATL2A133 Prochlorococcus virus PSSP10 wiss Tangaroavirus PSSP10 Gattung TiamatvirusProchlorococcus Virus PSSP7 wiss Tiamatvirus PSSP7 Gattung TritonvirusProchlorococcus virus PSSP3 wiss Tritonvirus PSSP3 dd Familie Kyanoviridae Myoviren Gattung BrizovirusProchlorococcus Virus Syn33 wiss Brizovirus syn33 Gattung LibanvirusProchlorococcus Virus PTIM40 wiss Libanvirus ptim40 Gattung PalaemonvirusProchlorococcus Virus PSSM7 wiss Palaemonvirus pssm7 Gattung RonodorvirusProchlorococcus Virus PSSM3 wiss Ronodorvirus pssm3 Prochlorococcus Virus PSSM4 wiss Ronodorvirus pssm4 Gattung SalacisavirusProchlorococcus Virus PSSM2 wiss Salacisavirus pssm2 Gattung VellamovirusProchlorococcus Virus Syn1 wiss Vellamovirus syn1 dd Myoviren ohne FamilienzuordnungGattung EurybiavirusProchlorococcus Virus MED4 213 wiss Eurybiavirus MED4213 Prochlorococcus Virus PHM1 wiss Eurybiavirus PHM1 Prochlorococcus Virus PHM2 wiss Eurybiavirus PHM2 dd Belege Bearbeiten a b c F Partensky W R Hess D Vaulot Prochlorococcus a marine photosynthetic prokaryote of global significance in Microbiology and Molecular Biology Reviews Band 63 Nr 1 1999 S 106 127 a b C Munn Marine Microbiology ecology and applications Second Ed Garland Science 2011 Life at the Edge of Sight Scott Chimileski Roberto Kolter Harvard University Press In www hup harvard edu Abgerufen im 1 Januar 1 englisch a b Thomas M Smith Robert L Smith Okologie Pearson Studium Munchen 2009 S 447 ISBN 978 3 8273 7313 7 G C Kettler A C Martiny K Huang et al Patterns and Implications of Gene Gain and Loss in the Evolution of Prochlorococcus In PLOS Genetics 3 Jahrgang Nr 12 Dezember 2007 S e231 doi 10 1371 journal pgen 0030231 PMID 18159947 PMC 2151091 freier Volltext N J West D J Scanlan Niche partitioning of Prochlorococcus in a stratified water column in the eastern North Atlantic Ocean In Applied and Environmental Microbiology 65 Jahrgang Nr 6 1999 S 2585 2591 doi 10 1128 AEM 65 6 2585 2591 1999 PMID 10347047 PMC 91382 freier Volltext A C Martiny A Tai D Veneziano F Primeau S Chisholm Taxonomic resolution ecotypes and biogeography of Prochlorococcus In Environmental Microbiology 11 Jahrgang Nr 4 1 April 2009 S 823 832 doi 10 1111 j 1462 2920 2008 01803 x PMID 19021692 Paul W Johnson John McN Sieburth Chroococcoid cyanobacteria in the sea a ubiquitous and diverse phototrophic biomass In Limnology and Oceanography 24 Jahrgang Nr 5 September 1979 S 928 935 doi 10 4319 lo 1979 24 5 0928 bibcode 1979LimOc 24 928J Winfried W Gieskes Gijsbert W Kraay Unknown chlorophyll a derivatives in the North Sea and the tropical Atlantic Ocean revealed by HPLC analysis In Limnology and Oceanography 28 Jahrgang Nr 4 Juli 1983 S 757 766 doi 10 4319 lo 1983 28 4 0757 bibcode 1983LimOc 28 757G Sallie W Chisholm Robert J Olson Erik R Zettler Ralf Goericke John B Waterbury Nicholas A Welschmeyer A novel free living prochlorophyte occurs at high cell concentrations in the oceanic euphotic zone In Nature 334 Jahrgang Nr 6180 1 Juli 1988 S 340 343 doi 10 1038 334340a0 bibcode 1988Natur 334 340C The Crafoord Prize in Biosciences 2019 The Royal Swedish Academy of Sciences Sallie W Chisholm S L Frankel R Goericke R J Olson B Palenik J B Waterbury L West Johnsrud amp E R Zettler Prochlorococcus marinus nov gen nov sp an oxyphototrophic marine prokaryote containing divinyl chlorophyll a and b In Archives of Microbiology 157 Jahrgang Nr 3 1992 S 297 300 doi 10 1007 BF00245165 R Goericke D Repeta The pigments of Prochlorococcus marinus the presence of divinyl chlorophyll a and b in a marine prokaryote In Limnology and Oceanography 37 Jahrgang Nr 2 1992 S 425 433 doi 10 4319 lo 1992 37 2 0425 bibcode 1992LimOc 37 425R G P Fournier K R Moore L T Rangel J G Payette L Momper T Bosak The Archean origin of oxygenic photosynthesis and extant cyanobacterial lineages Band 288 Nr 1959 29 September 2021 doi 10 1098 rspb 2021 0675 PMID 34583585 Siehe insbes Fig 2 ICTV ICTV Master Species List 2020 v1 Email ratification March 2021 MSL 36 NCBI Suche Prochlorococcus Viren tendenziell ICTV bestatigt und Suche Prochlorococcus Phagen tendenziell ICTV unbestatigt Weblinks BearbeitenLisa Campbell H A Nolla Daniel Vaulot The importance of Prochlorococcus to community structure in the central North Pacific Ocean In Limnology and Oceanography 39 Jahrgang Nr 4 Juni 1994 S 954 961 doi 10 4319 lo 1994 39 4 0954 bibcode 1994LimOc 39 954C englisch Jagroop Pandhal Phillip C Wright Catherine A Biggs A quantitative proteomic analysis of light adaptation in a globally significant marine cyanobacterium Prochlorococcus marinus MED4 In Journal of Proteome Research 6 Jahrgang Nr 3 14 Februar 2007 S 996 1005 doi 10 1021 pr060460c PMID 17298086 englisch Melissa Garren The sea we ve hardly seen In TEDx Monterey 2012 S 52 f englisch ted com Steve Nadis The Cells That Rule the Seas Scientific American Magazine Dezember 2003 S 52f M D Guiry Prochlorococcus S W Chisholm S L Frankel R Goericke R J Olson B Palenik J B Waterbury L West Johnsrud amp E R Zettler 1992 299 In AlgaeBase Abgerufen im 1 Januar 1 englisch The Most Important Microbe You ve Never Heard Of NPR Story on Prochlorococcus NCBI Genome Information for Prochlorococcus marinus Connor R Love Eleanor C Arrington Kelsey M Gosselin Christopher M Reddy Benjamin A S Van Mooy Robert K Nelson David L Valentine Microbial production and consumption of hydrocarbons in the global ocean In Nature Microbiology Band 6 1 Februar 2021 S 489 498 doi 10 1038 s41564 020 00859 8 Dazu Tessa Koumoundouros Scientists Discover An Immense Unknown Hydrocarbon Cycle Hiding in The Oceans Auf sciencealert vom 12 August 2022 Giovanna Capovilla Rogier Braakman Sallie W Chisholm et al Chitin utilization by marine picocyanobacteria and the evolution of a planktonic lifestyle In PNAS Band 120 Nr 20 9 Mai 2023 e2213271120 doi 10 1073 pnas 2213271120 Dazu Anna Manz Cyanobakterien als Seefahrer Phytoplankton Vorfahren besiedelten das offene Meer mittels Chitin Flossen Auf scinexx de vom 17 Mai 2023 Jennifer Chu Tiny Ocean Conquerors How Ancestors of Prochlorococcus Microbes Mastered the Seas on Exoskeleton Rafts Auf SciTechDaily vom 15 Mai 2023 Normdaten Sachbegriff GND 4410154 5 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Prochlorococcus marinus amp oldid 238808762