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;^[3] es gibt sowohl bewegliche (motile) Arten als auch (seltener) unbewegliche.^{[1][4][5][6][7]} Bei den motilen Formen sind einzelne, polare (endständige) Geißeln der stäbchenförmigen Bakterien dokumentiert. Die Spezies dieser Gattung haben einen Schwefel-reduzierenden Stoffwechsel.^{[Anm. 1]} 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.^[3]

Zur Gattung Desulfurella gehören nach der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)^[1] folgende Spezies, ergänzt um Vorschläge gemäß National Center for Biotechnology Information (NCBI)^[2] (Stand 3. September 2021):

• Desulfurella acetivorans Bonch-Osmolovskaya et al. 1993^[8] – Typus
• Desulfurella amilsii Florentino et al. 2016^[9] (ehem. Desulfurella sp. TR1)
• Desulfurella kamchatkensis Miroshnichenko 1998
• Desulfurella multipotens Miroshnichenko et al. 1996^[10]
• Desulfurella propionica Miroshnichenko et al. 1998
• Desulfurella sp. APF01
• Desulfurella sp. AZLFE3

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.^[11][10][12] Der Referenzstamm ist A63,^[8] 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.^[11]

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.^[13][14][9] Der Referenzstamm TR1 (alias DSM 29984 oder JCM 30680) wurde aus Flusssedimenten des Río Tinto in Spanien isoliert.^[15][16]

D. kamchatkensis ist gramnegativ, thermophile und Schwefel-reduzierend. Die stäbchenförmigen Bakterien sind durch eine einzelne, polare Geißel motil.^[17] Der Referenzstamm ist K-119^T (alias DSM 10409^T),^[18] 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).^[17]

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.^[19] Der Referenzstamm ist RH-8,^[20] er wurde auf der neuseeländischen Insel Raoul Island (Kermadec-Archipel) gefunden;^[19] dazu weitere Stämme dieser Spezies im Geothermalfeld Los Azufres in Mexiko.^[3][21]

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),^[17][22] 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).^[17]

1. ↑ Belege siehe Abschnitte zu den einzelnen Spezies.

• Ronald M. Atlas: Handbook of microbiological media. 4. Auflage. Boca Raton, Fla., Washington, D.C. 2010, ISBN 978-1-4398-0408-7 (englisch). 
• Alasdair Neilson: Organic chemicals an environmental perspective. Lewis Publishers, Boca Raton, Fla. 2000, ISBN 1-4200-5063-X (englisch). 
• 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.

1. ↑ ^{a b c} LPSN: Genus Desulfurella Bonch-Osmolovskaya et al. 1993
2. ↑ ^{a b} NCBI: Desulfurella Bonch-Osmolovskaya et al. 1993 emend. Miroshnichenko et al. 1998 (genus); graphisch: Desulfurella, auf: Lifemap, NCBI Version.
3. ↑ ^{a b c} 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. ↑ ^{a b} UniProt: Desulfurella acetivorans UniProt: Taxonomy: Desulfurella acetivorans (SPECIES)
9. ↑ ^{a b} 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. ↑ ^{a b} 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. ↑ ^{a b} 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. ↑ ^{a b c d} 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. ↑ ^{a b} 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)