Desulfallas
Gattung der Familie Peptococcaceae
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Desulfallas ist eine Gattung von Bakterien. Die einzelnen Arten können die Sulfatatmung zur Energiegewinnung nutzen.[1] Hierbei werden Schwefelverbindungen wie Sulfat zu Sulfid reduziert. Die Elektronen hierfür stammen von organischen Verbindungen. Desulfallas thermosapovorans kann auch autotroph wachsen, wobei H2 als Elektronenspender und CO2 als Kohlenstoffquelle und die Schwefelverbindungen als Elektronenakzeptoren dienen. Hierzu benötigt es zusätzlich noch Formiat. Die einzelne Stämme stammen aus mit Benzin verseuchten Boden und einer Kompostanlage.
| Desulfallas | ||||||||||||
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| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Desulfallas | ||||||||||||
| Liu et al. 2008 |
Merkmale
Die Zellen der Arten von Desulfallas sind stäbchenförmig, 1,2–2,0 μm breit und 5–8 μm lang. Die Sporenbildung von Desulfallas sapomandens erfolgt anscheinend in einem Paket aus Gasbläschen im Zentrum der Zellen. Bei Desulfallas thermosapovorans werden die Sporen im zentralen bis subterminalen Bereich der Zellen gebildet. Kolonien von D. sapomandens sind linsenförmig und bräunlich.[1]
Stoffwechsel und Wachstum
Die beiden Arten sind strikt anaerob. Sie können chemoheterotroph wachsen und hierbei organische Säuren, langkettige Fettsäuren und Alkohole mit Hilfe von Sulfat nutzen, sie führen also die Sulfatatmung (Desulfurikation) durch. Sie führen eine vollständige Oxidation durch, d. h. es wird am Ende CO2 abgegeben. Die Art Desulfallas thermosapovorans kann auch nur mit Hilfe von Formiat (Essigsäure), CO2 und H2 wachsen und hierbei die Sulfatreduktion durchführen, dies kann man als chemolithoautotrophes Wachstum betrachten. Die Art kann auch die Gärung (Fermentation) nutzen.[1]
Desulfallas sapomandens kann zusätzlich zu den Fettsäuren und Alkohole auch Bonzoesäure bei der Sulfatatmung nutzen.[2] Es kann verschiedene Fettsäuren mit bis zu 18 C Atomen (Stearinsäure) nutzen. Desulfallas thermosapovorans kann außerdem noch C20 und C22-Fettsäuren nutzen.
Es folgt eine Tabelle mit einigen Merkmalen:[1]
| Species | Desulfallas sapomandens | Desulfallas thermosapovorans | Sulfate-Reduzierender Bakterienstamm R-PimA1 |
|---|---|---|---|
| Morphologie | grade Stäbchen | Stäbchen | Stäbchen |
| Zellgröße in μm | 1.2–2.0 × 5–7 | 1.5–2 × 5–8 | 1.2–1.5 × 4–6 |
| Optimaler pH-Wert | 7.0 | 7.2–7.5 | Nr |
| Optimale Temperatur (°C) | 38 | 50 | Nr |
| Optimale NaCl Konzentration (g/l) | 0 | 15 | Nr |
| Wachstumsfaktorbedarf | Vitamine | Vitamine | Nr |
| Oxidation | komplett | komplettb | komplett |
| Elektronendonatoren: | |||
| H2/CO2 | − | + | + |
| Nutzung von Format | Wa | + | − |
| Acetat | W | − | + |
| Fettsäuren | C4, C6–C8, C10, C12, C16, C18 | C4–C9, C12, C16, C18, C20, C22 | C4, C5 |
| Ethanol | + | + | + |
| Andere Alkohole | n-Propanol (schwaches Wachstum), n-butanol, n-pentanol, iso-butanol | n-Propanol, n-butanol, iso-butanol, n-pentanol | n-Propanol, n-butanol |
| Laktat | − | + | − |
| Pyruvat | + | + | + |
| Fumarat | W | + | − |
| Succinat | W | − | − |
| Malat | W | + | − |
| Andere | Benzoesäure, Methyl- und phenylsubstituierte organische Säuren | 1,2-Propandiol, 1,3-propandiol | − |
| Gärung | − | + | Nr |
| Elektronenakzeptoren: | |||
| Sulfat | + | + | + |
| Sulfit | + | + | − |
| Thiosulfat | + | + | + |
| Schwefel | + | − | W |
| Andere | − | − | Nitrat |
Symbole: +, positiv; −, negativ; W, schwach; Nr, nicht angegeben.
Daten aus Cord-Ruwisch und Garcia 1985[2], Fardeau et al. 1995[3], Wind et al. 1999.[4]
a Acetat (1 mM) wurde als zusätzliche Kohlenstoffquelle zugegeben.
b Der Stamm MLF nutzt Formiat und H₂/CO₂ während der Sulfatreduktion ohne Acetatbildung, andere Substrate werden jedoch unvollständig zu organischen Säuren oxidiert.
Ökologie
Die Art Desulfallas sapomandens wurde aus benzinbelastetem Boden an einer Tankstelle isoliert. Desulfallas thermosapovorans wurde aus einem Mischkompost gewonnen, der Reishülsen und Erdnussschalen enthielt.[1] Der Stamm R-PimA1 wurde aus der Rhizosphäre von Reispflanzen isoliert.[4]
Der Stamm MLFT von Desulfallas thermosapovorans ist unter den sporenbildenden, thermophilen, sulfatreduzierenden Bakterien interessant, da er auf 1,2-Propandiol und 1,3-Propandiol wächst und aus diesen Substraten Acetat bzw. 3-Hydroxypropionat bildet. Im Jahr der Beschreibung 1995 war nur noch ein anderer, sulfatreduzierender Organismus bekannt, der diesen Stoffwechselweg nutzt, nämlich Desulfotomaculum thermobenzoicum (nun als Desulfofundulus thermobenzoicus geführt).[3]
In anoxischen Klärgruben sind neben Kohlenhydraten, Proteinen und Lipiden erhebliche Mengen an neutralen Fetten und langkettigen Fettsäuren (LCFA, long chain fatty acids) vorhanden. Daher sind Bakterien, die diese LCFA oxidieren, in solchen Ökosystemen ökologisch wichtig. In Abwesenheit von Sulfat und in methanogenen Umgebungen werden LCFA nur dann über β-Oxidation zu Methan und Kohlendioxid oxidiert, wenn dieser Prozess mit einem interspezifischen H2-Transfer gekoppelt ist. Beispielsweise ist eine syntrophische Assoziation von Methanospirillum hungatei mit Syntrophomonas sapovorans zusammen in der Lage, Fettsäuren (bis zu C18-Fettsäuren) zu Methan und Acetat zu oxidieren. In Gegenwart von Sulfat sind noch einige verwandte, früher der Gattung Desulfotomaculum zugeordnete, Arten in der Lage, LCFA zu verwerten, doch nur wenige dieser Organismen sind thermophil: Desulfotomaculum geothermicum (aktuell als Desulfoscipio geothermicus geführt) und Desulfotomaculum kuznetsovii (nun Desulfofundulus kuznetsovii).[3]
Systematik
Die Gattung Desulfallas umfasst zwei vollständig beschriebene Arten: D. sapomandens und D. thermosapovorans.[5] Sie zählt zu der Familie der Peptococcacae. Ursprünglich wurden sie der Gattung Desulfotomaculum zugeordnet. Die Analyse des 16S-rRNA-Gens ergab, dass sie zum Desulfotomaculum-Subcluster Ib innerhalb der Familie „Desulfotomaculaceae“ gehören. Die Familie „Desulfotomaculaceae“ ist allerdings innerhalb der Systematik nicht vollständig anerkannt.[6]
Die Gattung Desulfallas wurde zwischenzeitlich zu der neu aufgestellten Familie Desulfallantaceae (ursprünglich als Desulfallaceae bezeichnet) gestellt. Hierzu zählten neben Desulfallas noch Desulfoscipio, Desulfotruncus und Sporotomaculum.[7] Weitere Untersuchungen führten allerdings zu der Verschiebung der Arten zu der Familie Peptococcaceae. Die Familie Desulfallantaceae gilt nun als ein Synonym von den Peptococcacae.[8]