Rubrivivax gelatinosus

Rubrivivax gelatinosus ist ein Bakterium. Es zählt zu den sogenannten Nichtschwefelpurpurbakterien. Für die Energiegewinnung kann es die Photosynthese nutzen, ist aber auch in der Lage durch Atmung oder Gärung im Dunkeln zu wachsen. Es kommt z. B. in Süßwasserteichen und im Klärschlamm vor.

Merkmale

Die Zellen von Rubrivivax gelatinosus sind gerade oder gekrümmte Stäbchen. In jungen Kulturen sind sie durch polare Begeißelung stark beweglich. In älteren Kulturen heften sie durch eine starke Schleimproduktion aneinander und erscheinen unbeweglich. Die starke Schleimbildung ist ein kennzeichnendes Merkmal dieser Art. Daher kommt auch der Artname R. gelatinosus, gelatinosus ist lateinisch und bedeutet soviel wie gallertartig. Die Zellen zeigen eine Breite von 0,4–0,7 μm und eine Länge von 1–3 μm, in älteren Kulturen können Längen von bis zu 15 μm auftreten, die Zellen sind dann unregelmäßig gekrümmt.

Die inneren, an der Photosynthese beteiligten Membranen erscheinen als fingerförmige Einstülpungen. Wenn die Kulturen unter anaeroben (unter Ausschluss von Sauerstoff) und gleichzeitig mit Licht gehalten werden, sind sie blass pfirsichfarben bis schmutzig gelblich-braun gefärbt. In Gegenwart von Sauerstoff erscheinen die Zellen farblos bis leicht gelb-braun.^[1]

Der GC-Gehalt liegt zwischen 70,0 und 72,5 %.

Stoffwechsel

Zur Energiegewinnung kann das Bakterium durch die anoxygene Photosynthese das Licht nutzen. Man spricht hierbei von der anoxygenen Photosynthese, weil hierbei kein Sauerstoff gebildet wird, wie es bei der oxidativen Photosynthese der Fall ist. Letztere wird vor allem von Pflanzen durchgeführt. Rubrivivax gelatinosus kann die Photosynthese als einzigen Weg zur Energiegewinnung nutzen (man spricht von photoautotrophen Bakterien), als Elektronendonator (Elektronenspender) dient dann Wasserstoff. Der bevorzugte Stoffwechselweg ist aber photoheterotroph, hierbei können verschiedene organische Verbindungen dem Bakterium als Elektronenspender dienen. Im Dunkeln ist es auch in der Lage durch Atmung oder, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, durch Fermentation (chemotroph) zu wachsen.^[1] Unter Ausschluss von Sauerstoff im Dunkeln erfolgt die Fermentation von z. B. Pyruvat. Im Dunkeln kann R. gelatinosu auch Kohlenstoffmonoxid (CO) als einzige Energie- und Kohlenstoffquelle nutzen. Unter diesen Bedingungen treten erhöhte Aktivitäten der Enzyme RuBisCO und des Serinweges auf.^[1]

Bei den zur Photosynthese genutzten Pigmenten handelt es sich um Chlorophyll a und Karotinoide. Es sind Ubichinon vom Typ Q-8 und Menachinon vom Typ MK-8 vorhanden.^[1]

Bei R. gelatinosus wurde die Citratlyase, ein Enzym zum Abbau von Citrat, nachgewiesen, das Bakterium zeigt gutes Wachstum mit Citrat als Kohlenstoffquelle. Hierbei werden große Mengen von Acetat ausgeschieden. Wenn kein Citrat mehr vorhanden ist, wird das Acetat als Quelle genutzt.^[1]

Systematik

Die Art Rubrivivax gelatinosus zählt zu der Familie der Comamonadaceae. Diese wird zu der Abteilung der Proteobacteria gestellt. Das Bakterium wurde bereits im Jahr 1907 von H. Molisch zu erst beschrieben, zu dieser Zeit wurde es als "Rhodocystis gelatinosa" geführt. Spätere Untersuchungen führten zu der taxonomischen Umstellung.^[2] Im Juni 2021 zählten noch zwei weitere Arten zu der Gattung, die im Jahr 2020 zuerst beschriebene Art Rubrivivax albus und Rubrivivax benzoatilyticus, letztere wurde 2006 beschrieben.^[3]

Horizontaler Gentransfer

Bei der Untersuchung des Photosyntheseapparats von Gemmatimonas phototrophica (Gemmatimonadota) wurde eine große genomische Ähnlichkeit zu R. gelatinosus (Stamm IL144) festgestellt. Wahrscheinlich erwarben Vorfahren Gene für eine sauerstofffreie Photosynthese per horizontalem Gentransfer (HGT) von einem entwicklungsgeschichtlich alten phototrophen Proteobakterium wie R. gelatinosus.^[4][5]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e} George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2. Auflage, Band 2: The Proteobacteria. Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteabacteria. Springer, New York 2005, ISBN 0-387-24145-0.
2. ↑ Anne Willems, Monique Gillis und Josef de Ley: Transfer of Rhodocyclus gelatinosus to Rubrivivax gelatinosus gen. nov. , comb. nov., and Phylogenetic Relationships with Leptothrix, Sphaerotilus natans, Pseudomonas saccharophila, and Alcaligenes latus In: International journal of systematic bacteriology., Band 41, Ausgabe 1, 1991. doi:10.1099/00207713-41-1-65
3. ↑ LPSN - List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature: Species Rubrivivax gelatinosus
4. ↑ 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, Nr. 21, 12. Mai 2014, S. 7795​–7800. bibcode:2014PNAS..111.7795Z. doi:10.1073/pnas.1400295111. PMID 24821787. PMC 4040607 (freier Volltext). Siehe insbesondere Fig. S2 im Supplement (Fundort).
5. ↑ Pu Qian, Alastair T. Gardiner, Ivana Šímová, Katerina Naydenova, Tristan I. Croll, Philip J. Jackson, M. Nupur, Miroslav Kloz, Petra Čubáková, Michal Koblížek et al.: 2.4-Å structure of the double-ring Gemmatimonas phototrophica photosystem. In: Science Advances, Band 8, Nr. 7, 16. Februar 2022; doi:10.1126/sciadv.abk3139, PMID 35171663. Dazu:
   • Lars Fischer: Fotosynthese: Das seltsame Lichtrad des Wüstenbakteriums. spektrum.de vom 21. Februar 2022.
   • Tessa Koumoundouros: A Mysterious Desert Bacterium Has Evolved Its Own, Unique Ability to Photosynthesize. science^alert vom 20. Februar 2022.

Literatur

• George M. Garrity (Hrsg.): Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2. Auflage, Band 2: The Proteobacteria. Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteabacteria. Springer, New York 2005, ISBN 0-387-24145-0.