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Gemmataceae
Familie der Ordnung Planctomycetales Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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Die Gemmataceae sind eine Familie von Bakterien. Sie zählen zu dem Phylum Planctomyceten. Die einzelnen Arten zeichnen sich durch relativ große Genome aus und sind in verschiedenen Süßwasserhabitaten, Böden und Feuchtgebieten weit verbreitet.[1] Mitglieder der Planctomyceten sind recht ungewöhnliche Bakterien, viele zeigen einen dimorphen Lebenszyklus: Eine Zelle ist mit Hilfe eines Stils am Boden befestigt (sessil) und bildet durch Knospung begeißelte Schwärmerzellen, diese setzten sich nach gewisser Zeit der Bewegung wieder am Boden fest und der Lebenszyklus beginnt erneut.[2]
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Merkmale
Zusammenfassung
Kontext
Die Zellen der Arten von den Gemmataceae sind rund oder ellipsoid. Sie kommen einzeln, paarweise oder in großen rosettenartigen Clustern, wie z. . Zavarzinella formosa, vor.[3] Bei der Art Telmatocola sphagniphila treten auch Strukturen, die an Dendriten erinnern, auf. Einige Arten bilden dicke Stiele, mit denen sie am Boden haften. Kraterförmige Tüpfel sind über die gesamte Zelloberfläche verteilt. Hier erfolgt wahrscheinlich eine Aufnahme von größeren Molekülen (Makromoleküle) unter Mithilfe von Fimbrien.[1][4]
Die Zellteilung erfolgt, wie bei den meisten Planctomyceten, durch Knospung. Eine sessile Zelle schnürt eine Tochterzellen ab, die sogenannte Schwarmzelle. Die Schwarmzellen sind meist beweglich. Nach einer Weile werfen sie die Geißeln ab und bilden ein Haftorgan, mit dem sie sich am Boden anheften und den Zyklus vollenden.[5] Allerdings sind auch Arten bekannt, bei denen unbewegliche Schwarmzellen gebildet werden (Arten von Fimbriiglobus, Telmatocola und Tuwongella).[1][4]
Früher wurde bei den Planctomyceten ein Membransystem innerhalb der Zelle vermutet, wo eine innere Membran die DNA umhüllt, was dem Zellkern von Eukaryonten ähnelt. Doch weitere Untersuchungen im Jahr 2017 mit Gefrierbruchtechnik und Kryoelektronentomographie haben gezeigt, das es sich um eine Gram-negative Zellhülle, bestehend aus einer äußeren Membran, einer Peptidoglykanschicht und einer inneren Zytoplasmamembran handelt. Der äußere Raum (als Paryphoplasma bezeichnet) stellt somit ein vergrößertes Periplasma (der Raum zwischen den beiden Membranen) dar und es sind somit keine von einer eigenen, zusätzlichen Membran umhüllten separaten Organellen vorhanden. Auch die Vermutung, das eine Aufnahme von Makromolekülen mit einer hierfür erzeugten Membranhülle (ähnlich wie bei der Endocytose von Eukaryonten) erfolgt, wurde widerlegt. Stattdessen können extrazelluläre Makromoleküle durch unklare Mechanismen aufgenommen werden und sich im periplasmatischen Raum anreichert werden.[4][6]
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Stoffwechsel und Wachstum
Mitglieder der Familie sind strikt aerob, also auf Sauerstoff angewiesen. Sie sind chemoorganotroph, benötigen also organische Verbindungen für das Wachstum und den Stoffwechsel. Einige Arten sind schwach acidophil, tolerieren also relativ saure Umgebungen. Sie können verschiedene Zucker und Polysaccharide, wie Xylan, Laminarin, Lichenin und Stärke, nutzen.[1]
Die meisten Arten sind mesophil, die bei Temperaturen zwischen 10 und 30 °C wachsen. Hinsichtlich des pH-Werts sind Arten der Gattungen Gemmata und Tuwongella neutrophil, während Fimbriiglobus, Limnoglobus, Telmatocola und Zavarzinella schwach acidophile, also „säureliebende“ Bakterien sind. Bei denen liegt das pH-Optimum zwischen 5,5 und 6,5. Die Arten weisen eine geringe Salztoleranz auf und wachsen nicht bei NaCl-Konzentrationen über 0,6 % (w/v). Telmatocola- und Fimbriiglobus- Arten sind extrem salzempfindlich, ihr Wachstum wird bei NaCl-Konzentrationen über 0,1 % (w/v) gehemmt.[1]
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Genetik
Alle Mitglieder der Familie Gemmataceae zeichnen sich durch ein sehr große Genom aus, die zwischen 6,7 Millionen Basenpaaren (Mb) bei Tuwongella immobilis und 12,3 Mb bei Fimbriiglobus ruber SP5T variieren. Letzteres ist das größte aller bis 2020 bestimmten Planctomyceten-Genomen. Zum Vergleich findet man bei E. coli um die 5 Mb (dies kann je nach Stamm variieren).[7] Die Planctomyceten zeigen im allgemeinen ein großes Genom, hier sind wahrscheinlich einige, noch unbekannte Gene vorhanden (hypothetical proteins), die z. B. für die Entwicklung von Antibiotika genutzt werden könnten.[1][4]
Systematik
Die Familie Gemmataceae wurde im Jahr 2017 aufgrund einer vergleichenden 16S-rRNA-Gensequenzanalyse gegründet. Sie zählt zu der Klasse der Planctomycetia.[8] Der Name ist von dem lateinischen Wort "gemmare", was soviel wie "Knospen bilden" heißt und bezieht sich auf die Zellteilung der Arten.
Es folgt eine Liste einiger Arten (Stand 10. Dezember 2025):
- Fimbriiglobus Kulichevskaya et al. 2017
- Frigoriglobus Kulichevskaya et al. 2021
- Gemmata Franzmann and Skerman 1985
- Limnoglobus Kulichevskaya et al. 2020
- Telmatocola Kulichevskaya et al. 2012
- Tuwongella Seeger et al. 2017
- Urbifossiella Kallscheuer et al. 2021
- Zavarzinella Kulichevskaya et al. 2009
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Ökologie
Zusammenfassung
Kontext
Die Arten kommen häufig in verschiedenen Süßwasserhabitaten, borealen und subarktischen Feuchtgebieten, wie Moore, sowie Böden vor. Die Erstbeschreibung von Zavarzinella formosa stammt aus einem von der Moosgattung Sphagnum dominierten Torfmoor. Mitglieder dieser Gattung sind häufige Bewohner saurer Feuchtgebiete. Nicht kultivierte Zavarzinella-Stämme bilden eine der zahlenmäßig reichhaltigsten Gruppen von Planctomyceten, die mit den schwimmenden Blättern der Gelben Teichrose (Nuphar lutea) assoziiert sind. Vertreter dieser Gattung gehörten auch zu den häufigsten Gruppen von Planctomyceten, die im Magen-Darm-Trakt des Karpfens (Cyprinus carpio) nachgewiesen wurden. Diese Planctomyceten besiedeln aquatische Makrophyten und könnten zusammen mit den verzehrten Pflanzen in den Magen-Darm-Trakt der Karpfen gelangt sein. Zavarzinella-ähnliche Planctomyceten wurden auch im Wasser eines eutrophen Sees im europäischen Teil Russlands nachgewiesen.[3][1]
Fimbriiglobus ruber SP5T kommt in Torfmooren vor und ist in der Lage, Chitin abzubauen und als Stickstoffquelle zu nutzen.[9] Chitin ist ein Hauptbestandteil der Zellwände und Exoskelette Arthropoden sowie der Pilze. Die Fähigkeit Chitin abzubauen ist wahrscheinlich besonders wichtig für Planctomyceten, die in stickstoffarmen Hochmooren leben, da im Chitin Stickstoff enthalten ist. Ein weitere torfbewohnender Art, Telmatocola sphagniphila SP2T, kann Cellulose, ein Zellmaterial von Pflanzen, als Nahrungsquelle nutzen. Die Art Frigoriglobus tundricola wurde aus einem Feuchtgebiet isoliert und ist psychrophil („kälteliebend“), es zeigt noch bei 4 °C Wachstum. Es ist in der Lage, auf Xylan und, wie auch Telmatocola sphagniphila, auf Cellulose zu wachsen.[10]
Gemmata kann Steroide mit 30 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Lanosterol, bilden. Hierzu sind nur sehr wenige Bakterienarten in der Lage.[2]
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Einzelnachweise
Literatur
Weblinks
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