Lewinella
Gattung der Familie Saprospiraceae
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Lewinella ist eine Gattung von Bakterien. Arten kommen in marinen Ökosystemen vor und sind u. a. von Interesse für den Abbau von Plastik.
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| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Lewinella | ||||||||||||
| Sly et al. 1998 |
Merkmale
Die Zellen sind flexible Stäbchen, einige Arten (wie L. cohaerens und L. nigricans) bilden auch Filamente, also längere Ketten von Zellen. Die Filamente sind flexibel, unverzweigt und nicht spiralförmig. Filamentbruch oder Zelllyse hinterlassen leere Enden oder Zwischenräume (Nekridien, abgestorbenen Zellen, siehe Nekrose). Die Zellen sind in der Regel 0,6 bis 3,0 mm lang, aber die Länge kann innerhalb einer axenischen Kultur erheblich variieren, wobei längliche Zellen Berichten zufolge bis zu 25 mm erreichen können. Im Gegensatz zu neueren Charakterisierungen wurden in der ursprünglichen Beschreibung der Isolate L. cohaerens, L. persica und L. nigricans größere Zellen mit einer Länge der mehrzelligen Filamente von manchmal über 150 mm angegeben. Die Zellen mehrerer Arten können von einer Hülle bzw. Scheide umgeben sein, die Hüllen können allerdings schwer zu erkennen sein. Auch kann ihr Vorhandensein möglicherweise von den Wachstumsbedingungen abhängen.[1]
Mehrere Arten, bzw. Stämme sind durch Gleiten beweglich (gliding motility). Sie sind Gram-negativ und produzieren orange oder gelbe Carotinoid-Pigmente. Es handelt sich hierbei um Saproxanthin bei L. persica und L. cohaerens und um Zeaxanthin bei L. nigricans. Kolonien von L. nigricans, die auf Trypton enthaltenden Nährböden gezüchtet wurden, sind aufgrund der Produktion eines wasserlöslichen schwarzen Pigments von einem dunklen Hof umgeben.[1]
Stoffwechsel und Wachstum
Die Arten sind chemoorganotroph mit einem respiratorischen Stoffwechsel (Atmung), bei dem Sauerstoff als terminaler Elektronenakzeptor dient. Sie führen also die normale Atmung durch.[2]
Die allgemeine Hydrolysefähigkeit von Lewinella weist auf die Fähigkeit hin, komplexe Kohlenstoffquellen zu verwerten, wobei Arten Stärke, Cellulose, Kasein, Gelatine sowie die Polysorbat-Tween-Detergentien hydrolysieren können. L. agarilytica ist auch in der Lage, Agar zu hydrolysieren. Kohlenhydrate können von den Arten ebenfalls metabolisiert werden.[1]
Nitrat (NO32-) wird von den meisten Arten nicht reduziert (Denitrifikation), eine Ausnahme ist L. antarctica.[1]
Die meisten Stämme sind psychrotolerant, wobei 4 Arten bei 4 °C wachsen können, obwohl die optimale Temperatur für alle zwischen 20 °C und 30 °C liegt. Bei allen Isolaten wird Wachstum in Medien beobachtet, die zwischen 1 % und 5 % Natriumchlorid (NaCl) enthalten, bei L. agarilytica sogar bis zu 9 %.[1]
Das wichtigste respiratorische Menachinon ist MK-7, und das in den getesteten Arten nachgewiesene zelluläre Polyamin ist Spermidin.[1]
Es folgt eine Tabelle mit Merkmalen einiger Arten:[1]
| L. antarctica | L. marina | L. lutea | L. cohaerens | L. nigricans | L. persica | L. agarilytica | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Farbe der Kolonien | organge | hellorange | dunkelorange | hellorgange | gelb | dunkelorange | hellorgange |
| gliding motility | - | - | - | +/- | +/- | +/- | + |
| Morphologie | kurz, auch verlängerte Stäbchen | Stäbchen | kurz, auch verlängerte Stäbchen | kurz, auch verlängerte Stäbchen, Filamente | kurz, auch verlängerte Stäbchen, Filamente | kurz, auch verlängerte Stäbchen, Filamente | Stäbchen |
| Scheide | k. A. | k. A. | k. A. | + | + | + | + |
| Zelllänge in μm | 2,4–21,2 | 0,6–1,0 | 0,6–20 | 1,2–15 | 1,5–25 | 1,5–17 | 1,0–2,0 |
| Zellbreite
e in μm |
0,9–1,4 | 0,4–0,5 | 0,3–0,5 | 0,3–0,5 | 0,3–0,6 | 0,3–0,5 | 0,4–0,6 |
| Länge der Filamente in μm | <21.2 | k. A. | 5–20 | 5–150+ | 5–50 | 5–150+ | 1,5–5,0 |
| GC-Gehalt | 50 | 61 | 56 | 45 | 53 | 53 | 51 |
| Temperaturbereich, in dem Wachstum stattfindet in °C | 3–25 | 4–42 | 10–35 | 10–30 | 15–37 | 4–30 | 4–37 |
| optimale Temperatur | 20 | 25–30 | 25 | 25 | 25–30 | 25 | 30 |
| pH-Werte, die toleriert werden | 5–10 | 6–10 | 6–8 | 6–8 | 6–8 | 6–8 | 5–10 |
| optimaler pH-Wert | 6 | 7–8 | 7 | 7 | 7 | 7 | 8–9 |
| tolerierte NaCl-Werte | 0,5–5 | 1–7 | 2–4 | 2–4 | 2–4 | 2–4 | 1–9 |
+, positiv; -, negativ; k. A., keine Angabe
Systematik
Lewinella wurde benannt nach dem Wissenschaftler Ralph A. Lewin, der diese Organismen erstmals isolierte. Die Gattung zählt zu der Familie Lewinellaceae innerhalb der Ordnung Saprospirales der Bacteroidota. Im Januar 2026 waren 12 Arten bekannt. Es folgt eine Liste:[3]
- Lewinella agarilytica Lee 2007
- Lewinella antarctica Oh et al. 2009
- Lewinella aquimaris Jung et al. 2016
- Lewinella aurantiaca Kim et al. 2020
- Lewinella cohaerens (Lewin 1970) Sly et al. 1998
- Lewinella lacunae Kang et al. 2017
- Lewinella litorea Park et al. 2020
- Lewinella lutea Khan et al. 2007
- Lewinella marina Khan et al. 2007
- Lewinella maritima Kang et al. 2017
- Lewinella persica (Lewin 1970) Sly et al. 1998
- Lewinella xylanilytica Sung et al. 2015
Lewinella nigricans (Lewin 1970) Sly et al. 1998 wird nun der Gattung Herpetosiphon als Herpetosiphon nigricans zugeordnet.
Ökologie
Die Arten kommen vor allem in marinen Gebieten vor. Die Erstbeschreibung von Lewinella cohaerens wurde von einem Strand in Biarritz, Frankreich, gefunden. Lewinella nigricans wurde von einem Strand nahe Lagos, Nigeria, isoliert.[2] Lewinella agarilytica stammt aus Küstensedimenten, L. antarctica aus dem antarktischen Meer.[4][5] Lewinella lutea wurde aus einer Meeresschnecke isoliert, die auf der japanischen Insel Mikurajima gesammelt wurde. Die Erstbeschreibung von Lewinella marina stammt aus einer Meeresablagerungsprobe aus Kamogawa, Japan. L. maritima stammt aus Meerwasserproben und Lewinella lacunae aus Lagunenwasserproben in der Republik Korea.[6][7]
Lewinella spielt auch eine wichtige Rolle innerhalb von Seegraswiesen. Stämme bildet Enzyme, die dazu dienen Polymere von Seegrasblätter abzubauen. Zu den Polymeren zählen z. B. Lignocellulose, also schwer abzubauende Kohlenhydrate. Andere, hier mit beteiligte Organismen sind z. B. Vertreter von Cytophagia und Pilze, wie z. B. Flavodon flavus.[8]
Lewinella-Arten zählen zu den Mikrobiomen von den Mangrovenpflanzen Avicennia alba und Sonneratia alba in Südostasien. Andere häufige Bakterientaxa, die beiden Pflanzenarten gemeinsam sind, stellen Arten von Pleurocapsa, Tunicatimonas, Halomonas, Marinomonas, Altererythrobacter und Erythrobacter dar.[9] Diese Bakterien sind am Nährstoffkreislauf beteiligt und fördern auch die Überlebensfähigkeit der Wirte in rauen Umgebungen (Wainwright et al. 2023). Das gemeinsame Mikrobiom der Mangroven-Rhizosphäre umfasst Arten der Proteobacteria (aktuell als Pseudomonadata bezeichnet), Firmicutes (Bacillota) und Bacteroidetes, wobei Sulfatreduzierer und Methanogene Bakterien am häufigsten vorkommen.[10]
Lewinella zählt zu den Vertretern der Bacteroidetes, die häufig auf Plastikoberflächen vorkommen und für den Abbau von Plastik von Interesse sind. Andere Bakterien der Bacteroidetes, die Oberflächen von Mikroplastik besiedeln, sind Vertreter der Sphingomonadales und Flavobacteria. Andere, hierfür untersuchte Organismen sind u. a. die Blaualge Phormidium sowie die Bakterien Priestia megaterium und Rhodococcus ruber.[11][12][13][14][15][16] Lewinella kann hierbei Polyethylenterephthalat (PET) abbauen, Enzyme die hierbei eine Rolle spielen, sind Lipasen, Esterasen und Cutinase.[17][18][19]
Stämme von Lewinella können auch im Darm der Weißfußgarnele (Litopenaeus vannamei) auftreten und hier, wie auch Oceanospirillum und Saprospira, pathogen wirken.[20][21]
Vertreter von Lewinella sind auch für Interesse vom Abbau von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (abgekürzt PAK oder PAH von Polycyclic aromatic hydrocarbons), wie sie z. B. in Erdöl vorkommen.[22][23]