Desulfacinum
Gattung der Familie Syntrophobacteraceae
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Desulfacinum ist eine Gattung von Bakterien. Die Arten zählen zu den sogenannten Sulfatatmer. Sulfatatmer reduzieren bei der Energiegewinnung Sulfat zu Schwefel, sie "atmen" also Sulfat. Arten von Desulfacinum kommen in warmen Meeresgebieten, wie heiße Ölfelder und marinen hydrothermalen Quellen vor.[1]
| Desulfacinum | ||||||||||||
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| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Desulfacinum | ||||||||||||
| Rees et al. 1995 emend. Sievert und Kuever, 2000 |
Merkmale
Die Zellen sind ovale Stäbchen, mit 0,8–1,0 µm in Breite und 1,0–2,0 µm in Länge. Sie kommen einzeln oder paarweise vor. Eine Sporenbildung wurde nicht beobachtet. Die Gram-Färbung fällt negativ aus, was auf zwei Membranen und einer dazwischenliegenden Peptidoglycanschicht (Mureinschicht) hindeutet. Einige Stämme sind beweglich.[1]
Stoffwechsel und Wachstum
Die Arten von Desulfacinum sind streng anaerob, tolerieren also keinen Sauerstoff. Sie nutzen die dissimilatorische Sulfatreduktion um Schwefelverbindungen zu nutzen. Hierbei wird z. B. Sulfat zu Schwefelwasserstoff bzw. elementaren Schwefel reduziert. Als Kohlenstoffquellen und Elektronendonatoren können sie Fettsäuren mit einer Länge von zwei bis zu 16 Kohlenstoffatomen sowie Lactat, Pyruvat, die Aminosäure Alanin und Alkohole nutzen.
Die Arten oxidieren die Kohlenstoffquellen über den Wood-Ljungdahl-Weg vollständig zu CO2.[1] Der Wood–Ljungdahl-Weg ist ein Stoffwechselweg zur CO2-Fixierung. Einige anaerobe Mikroorganismen, wie Arten von Desulfacinum, können ihn jedoch auch umgekehrt ablaufen lassen, um Acetat hiermit weiter zu CO2 abzubauen. Wenn der Stoffwechselweg in diese Richtung abläuft, spricht man vom oxidativen Wood-Ljungdahl-Weg. Viele sulfatreduzierenden Bakterien nutzen die durch den oxidativen Wood-Ljungdahl-Weg freiwerdenden Elektronen zur Reduktion von z. B. Sulfat zu Schwefel bzw. zu Schwefelwasserstoff.[2] Arten von Desulfacinum können auch chemolithoautotroph wachsen und hierbei den Stoffwechselweg in Richtung der CO2-Fixierung ablaufen lassen. Hierbei werden H2, CO2 und Formiat genutzt.[1]
Außer Sulfat können noch Sulfit und Thiosulfat als terminale Elektronenakzeptoren dienen und werden zu H2S reduziert. Nitrat wird nicht als terminaler Elektronenakzeptor genutzt, eine Nitratatmung findet nicht statt. Die Arten sind auch zum fermentativen Wachstum fähig.
Die Arten sind thermophil ("hitzeliebend"): Die optimale Wachstumstemperatur liegt bei 60 °C. Sie sind neutrophil, der optimaler pH-Wert für das Wachstum liegt bei 7,0–7,5. Desulfacinum infernum kann in NaCl-Konzentrationen von 0–50 g/l wachsen (Optimum: 10 g/l). D. hydrothermale benötigt mindestens 15 g/l und toleriert bis zu 78 g/l, optimales Wachstum wird bei 32–36 g/l NaCl erzielt. “Desulfacinum subterraneum ” zeigt optimales Wachstum bei 5 g/l NaCl.[1]
Genetik
Das Genom des Typstamms von D. infernum ist 4.239.823 bp lang und enthält 3.699 Gene, die für Proteine kodieren, sowie 70 Gene, die für stabile RNAs kodieren. Das Genom des Typstamms von D. hydrothermale ist 3.696.795 bp groß und enthält 3.270 Gene, die für Proteine kodieren, sowie 61 Gene, die für stabile RNAs kodieren. Die Gene für die dissimilatorische Adenosin-5′-phosphosulfat-Reduktase aprBA beider Stämme ähneln den aprBA-Genen grampositiver Bakterien und sind ausschließlich mit der Chinon-interagierenden membrangebundenen Oxidoreduktase qmoAB verknüpft. Ein zweiter vollständiger Satz, bestehend aus qmoABC, befindet sich an anderer Stelle im Genom. Bislang (2019) ist diese Anordnung typisch für alle Mitglieder der Syntrophobacterales.[1]
Ökologie
Arten der Gattung Desulfacinum scheinen für geothermisch beeinflusste Lebensräume wie heiße Ölfelder und hydrothermale Quellen von Bedeutung zu sein. Zusammen mit Arten von Thermodesulforhabdus könnten sie typische sulfatreduzierende Bakterien der tieferen heißen Biosphäre sein.[1] Die zuerst beschriebene Art Desulfacinum infernum stammt aus einem Erdölreservoir, D. hydrothermale wurde aus einer aktiven, marinen Hydrothermalquelle im flachen Gewässer isoliert. Die noch nicht vollständig beschriebene Art "D. subterraneum" wurde aus dem heißen Ölfeld "White Tiger" im Südchinesischen Meer, Vietnam, isoliert.[3][4]
Systematik
Die Gattung Desulfacinum wurde im Jahr 1995 von Gavin N. Rees und Mitarbeitern beschrieben.[3] Im Jahr 2000 erfolgte eine Erweiterung der Beschreibung von Stefan M. Sievert und Jan Kuever.[5] Die Gattung zählt zu der Familie Syntrophobacteraceae innerhalb der Ordnung Synthrophobacterales der Deltaproteobacteria.
Der Name Desulfacinum ist aus dem Lateinischen Wort "sulfu " (deutsch Schwefel) und "acinum" (deutsch Beere, Traube) zusammengesetzt und bedeutet also soviel wie "ein beerenförmiges, sulfatreduzierendes Bakterium.[6]
Es sind drei Arten bekannt (Stand März 2026):[6]
- Desulfacinum hydrothermale Sievert und Kuever 2000
- Desulfacinum infernum Rees et al. 1995
- „Desulfacinum subterraneum“ Rozanova et al. 2001