Thermoplasmatales

Die Thermoplasmatales sind eine Ordnung der Klasse der Thermoplasmata innerhalb der Archaea, neben den Methanomassiliicoccales als Schwestergruppe. Sie umfassen drei Familien mit vier Gattungen thermophiler und extrem acidophiler, also hitze- und säureliebender Mikroorganismen. Ihre Wuchsoptima liegen bei 40 bis 60 °C und einem pH-Wert von 0,5 bis 2. Sie sind die einzigen bekannten Lebewesen, die bei einem pH-Wert von ca. 0 überleben und wachsen können.^[1] Dabei wird der pH-Wert im Zellinneren konstant bei etwa 7 gehalten. Thermoplasmatales sind kugelförmige, nur 0,5 bis 2 µm große Archaea ohne Zellwand. Manche Arten weisen Flagellen auf. Sie ernähren sich wahrscheinlich von den organischen Überresten anderer Lebewesen, die durch die extremen Umweltbedingungen ihres Lebensraums umgekommen sind.^[2]

Systematik

Die Ordnung besteht aus vier Gattungen in drei Familien:

• Familie Ferroplasmaceae Golyshina et al. 2000
  • Gattung Ferroplasma Golyshina et al. 2000
• Familie Picrophilaceae Schleper et al. 1996
  • Gattung Picrophilus Schleper et al. 1996
• Familie Thermoplasmataceae Reysenbach 2002
  • Gattung Thermoplasma Darland et al. 1970
• incertae sedis
  • Gattung Thermogymnomonas Itoh et al. 2007

Thermoplasma

Thermoplasma acidophilum und T. volcanium wachsen optimal bei einer Temperatur von 55 bis 60 °C und einem pH-Wert um 2. Sie können anaerob Schwefel veratmen oder aber auch aerob wachsen. Zum ersten Mal beschrieben wurden sie von T.D. Brock 1970. Aufgrund der fehlenden Zellwand ordnete man sie damals noch den Mycoplasmen zu. Man findet sie zum Beispiel auf sich selbst entzündenden Kohleabraumhalden, da sie die dort durch Verbrennung entstandenen Kohlereste verwerten können. T. volcanium findet man auch auf vulkanischen, sauren Böden. Die Zellmembran besteht aus Lipoglycan. Das Grundgerüst dieses Moleküls besteht aus Tetraetherlipidmonoschichten. Zuckermoleküle wie Mannose und Glukose sind mit den Etherlipiden verknüpft. Außerdem sind in die Membran Glycoproteine eingelagert, was zu einer größeren Stabilität bei hohen Temperaturen führt. Das Genom ist mit 1,56 Mbp relativ klein. 1509 Open Reading Frames konnten darauf lokalisiert werden. Die DNA wird mittels basischen Proteinen zu kugelförmigen Gebilden verpackt.

Ferroplasma

Ferroplasma ist nicht thermophil, wächst also bei niedrigeren Temperaturen um die 35 °C. Ferroplasma besitzt die Fähigkeit, Eisen zu oxidieren (Fe2+ zu Fe3+). Da bei dieser Reaktion Säure entsteht, schafft sich dieser acidophile Organismus selbst eine optimale Umgebung. Eisen dient dabei nicht nur der Gewinnung von Energie, es spielt auch im Anabolismus eine Rolle. So stellte man fest, dass mehr als 80 Prozent der Proteine von Ferroplasma acidiphilum Eisenatome enthalten. Finden kann man Ferroplasma vor allem in saurem Bergwerkswasser.

Picrophilus

Picrophilus besitzt eine aus Protein aufgebaute Zellwand. Im Gegensatz zu Ferroplasma und Thermoplasma ist sein GC-Gehalt niedrig. Picrophilus ist wohl der säuretoleranteste Organismus der Welt. Sein Wachstumsoptimum liegt bei pH 0,7. Jedoch kann er auch bis pH −0,06 wachsen.^[1] Ursache für diese extreme Acidophilie ist wahrscheinlich die Lipidanordnung der Zellmembran. Im extrem sauren Milieu liegen die Lipide eng aneinander. Bei höherem pH-Wert (ab pH4) entstehen jedoch Lücken zwischen den Lipiden, was schließlich zur Degradierung der Membran führt.

Siehe auch

• Heliorhodopsin

Literatur

• G. Darland, T. D. Brock, W. Samsonoff, S. F. Conti: A thermophilic acidophilic mycoplasm isolated from a coal refuse pile. In: Science. 170, 1970, S. 1416–1418.
• T. D. Brock: Thermophilic microorganisms and life at high temperatures. Springer, Berlin/ Heidelberg/ New York 1978, ISBN 3-540-90309-7, S. 92–116.
• A. Segerer, K. O. Stetter: The Genus Thermoplasma. In: A. Balows, H. G. Trüper, M. Dworkin, W. Harder, K. H. Schleifer (Hrsg.): The Prokaryotes. Springer, New York 1992, S. 712–718.
• A. Segerer, T. A. Langworthy, K. O. Stetter: Thermoplasma acidophilum and Thermoplasma volcanium sp. nov. from Solfatara Fields. In: Syst. Appl. Microbiol. 10, 1988, S. 161–171.
• Michael T. Madigan, John M. Martinko (Hrsg.): Brock Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München/ Boston 2006, ISBN 3-8273-7187-2.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} C. Schleper, G. Puehler, I. Holz, A. Gambacorta, D. Janekovic, U. Santarius, H. P. Klenk, W. Zillig: Picrophilus gen. nov., fam. nov.: a Novel Aerobic, Heterotrophic, Thermoacidophilic Genus and Family Comprising Archaea Capable of Growth around pH 0. In: J Bacteriol. 177(24), Dez 1995, S. 7050–7059.
2. ↑ Joel Cracraft, Michael J. Donoghue: Assembling the tree of life. Oxford University Press US, 2004, ISBN 0-19-517234-5, S. 58–59.