Methanosarcinales ist eine Ordnung von Archaeen in der Klasse Methanosarcinia.
In der Domäne der Archaeen gibt es eine Reihe von Methanogenen (Methan produzierenden Mikroben). Die Gensequenzen der 16S-Untereinheit ihrer ribosomalen RNA deuten darauf hin, dass sie eine phylogenetisch eigenständige Gruppe innerhalb des Phylums (Abteilung) der Methanobacteriota (früher „Euryarchaeota“ genannt) bzw. (nach der GTDB) ihrer Abspaltung Halobacteriota bilden. Die Ordnung Methanosarcinales ist eine von etwa acht Ordnungen unter den Methanogenen dieses Phylums. Sie bildet zusammen mit zwei weiteren Ordnungen der Methanbildner, Methanocellales und Methanomicrobiales, die Klasse der Methanomicrobia (oder „Klasse-II-Methanogene“).
Morphologie Die Mitglieder der Ordnung Methanosarcinales sind kokkoid (kokkenförmig, d. h. annähernd kugelförmig) oder umhüllte Stäbchen (bazillenförmig); sie kommen auch in Quasi-Bündeln („pseudosarcin“) vor. Die meisten Vertreter haben eine Protein-Zellwand, der Peptidoglykan und Pseudomurein fehlen.
Vorkommen Die Vertreter der Methanosarcinales sind in anaeroben Umgebungen weit verbreitet (kosmopolitisch). Man findet sie im Süßwasser, in Meeresumgebungen, auch in extrem halophilen (salzreichen) Sedimenten sowie in anaeroben Faul- und Gärbehältern (etwa von Klärschlamm, en. ) und im Magen-Darm-Trakt von Tieren. Mit Hilfe molekularer Techniken (wie im Magen-Darm-Trakt) wurden Methanosarcinales auch in tiefen terrestrischen Untergrundumgebungen wie in den Goldminen Südafrikas nachgewiesen.
Stoffwechsel Die Methanosarcinales sind strikt anaerob und leben, indem sie Methan produzieren. Einige Arten verwenden Acetat als Substrat, andere nutzen Methylverbindungen, wie MethylsulfateMethyl sulfate(1-), auf: PubChem. und Methylamine. Diese Mikroben katalysieren den letzten Schritt des Abbaus organischer Stoffe in anoxischen (sauerstofffreien) Umgebungen, in denen Licht und terminale Elektronenakzeptoren (außer CO2) begrenzt sind.
Ökologie In Meeressedimenten werden große Mengen an Methan produziert, oft aber bereits wieder verbraucht, bevor sie mit aeroben (Sauerstoff führenden) Gewässern oder der Atmosphäre in Kontakt kommen. Auch wenn (mit Stand 1999) noch kein Organismus isoliert wurde, der Methan anaerob verbrauchen kann, deuten biogeochemische Hinweise darauf hin, dass es einen Gesamtprozess gibt, der eine Elektronenübertragung von Methan auf Sulfat beinhaltet und offenbar von mehreren Organismen in einer (symbiotischen) Gemeinschaft vermittelt wird, zu der neben einem Methanbildner (Methanogen) auch ein Sulfatreduzierer gehört; und dass diese ein noch unbekanntes Zwischensubstrat austauschen.
Ursprünglich dachte man, dass die Umwandlung von Erdöl (lineare und zyklische Alkane, Alkene und ähnliche Kohlenwasserstoffe) in Erdgas (Methan) nur durch solche symbiotischen Gemeinschaften erfolgen kann (wie beispielsweise mit Methanophagales oder Methanosarcinales des ANME-2c-Clusters (etwa Gattung Ca. Syntrophoarchaeum), des GoM-Arc1-Clusters sowie Ca. Argoarchaeum), inzwischen haben sich aber mit der neu gefundenen Klasse Methanoliparia Archaeen gefunden, die das alleine zu Wege bringen.
Etymologie Die Vorsilbe Methano- verweist auf die Produktion von Methan, die Nachsilbe -sarcina leitet sich ab von . Methanosarcina bedeutet also „methanproduzierendes Bündel(chen)“.
Systematik Der folgende Liste der Mitglieder liegen als Quellen zugrunde (wo nicht anders angegeben: Stand 21. Januar 2022): G – Genome Taxonomy Database (GTDB), derzeit nur für Fam. Methanoperedenaceae geprüft. L – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) (L? – „“) N – National Center for Biotechnology Information (NCBI) W – World Register of Marine Species (WoRMS) (W? – „“)
Ordnung Methanosarcinales et al. 2002 (L,N,W),Synonyme: Methanotrichales et al. 2021 (L) und Halomebacteria 2002 (N)
Familie Candidatus Methanoperedentaceae corrig. et al. 2013 (L) mit Schreibvariante Ca. Methanoperedenaceae et al. 2013 (G,L?,N)– Stand: 24. April 2022 Gattung Candidatus Methanoperedens et al. 2013 (G,L?,N) Spezies Candidatus Methanoperedens nitroreducens et al. 2013 (G,L?,N) mit Schreibvariante Ca. Methanoperedens nitratireducens corrig. et al. 2013 (L?) – Typus (L) Stamm ANME-2d (G,L) – Referenz (L) Stamm UBA453 (G) – bei NCBI vorläufig in eigener Spezies Ca. Methanoperedens sp. UBA453 (N) Spezies Candidatus Methanoperedens sp. Mnv1 alias Ca. Methanoperedens nitroreducens_A (G) – lt. GTDB in der NCBI-Taxonomie nicht unterschieden von Ca. Methanoperedens nitroreducens (G), siehe aber Leu (2020) Fig. 3. Stamm Mnv1 (G) Spezies Candidatus Methanoperedens ferrireducens et al. 2018 (L?) – nahestehend zu BLZ1 (s. u.) Spezies Candidatus Methanoperedens manganicus et al. 2020 (L?) – nahestehend zu BLZ2 (s. u.) Spezies Candidatus Methanoperedens manganireducens et al. 2020 (L?) offenbar mit Schreibvariante von Ca. Methanoperedens manganitroreducens Spezies Candidatus Methanoperedens psychrophilus et al. 2022 (L?) mit Fe_bin.173 aus der Metagenomik Spezies Methanoperedens sp002487355 (G) alias Ca. Methanoperedens sp. BLZ2 (N) – wg. Stamm BLZ1 nahestehend zu Ca. Methanoperedens ferrireducens, wg. Stamm BLZ2 nahestehend zu Ca. Methanoperedens manganicus. Stamm BLZ2 (G,N) – Referenz (G) Stamm BLZ1 (G) – bei NCBI vorläufig in eigener Spezies Ca. Methanoperedens sp. BLZ1 (N) Stamm SB2 (G) Stamm Ru_enrich_MN (G) Spezies Methanoperedens sp. Mizunami Spezies Methanoperedens sp003104905 (G) mit Stamm FeB_1 (G) Spezies Methanoperedens sp012026795 (G) mit Stamm MnB_20 (G) Spezies Methanoperedens sp012026835 (G) mit Stamm MnB_21 (G) Spezies Methanoperedens sp018899795 (G) Stamm KR11_N3.mb.44 (G) – Referenz (G) Stamm KR13_N1.mb.18 (G) Spezies Methanoperedens sp018900975 (G) mit Stamm KR11_0.1_MetaG.mb.84 (G) Spezies Methanoperedens sp902384525 (G) mit Stamm LFW-24 (G) Spezies Methanoperedens sp902386085 (G) mit Stamm LFW-280_1_1 (G) Spezies Methanoperedens sp902386115 (G) mit Stamm LFW-280_2_2 (G) Spezies Methanoperedens sp902386135 (G) mit Stamm LFW-280_3_1 (G) Spezies Methanoperedens sp902386205 (G) mit Stamm LFW-280_3_2 (G) Spezies Methanoperedens sp902386255 (G) mit Stamm LFW-280_4 (G) Spezies Methanoperedens sp905339155 (G) mit Stamm METP1 (G) ohne Gattungszuweisung Spezies Candidatus Methanoperedenaceae archaeon GB37 (N) Spezies Candidatus Methanoperedenaceae archaeon GB50 (N) Spezies Candidatus Methanoperedenaceae archaeon HGW-Methanoperedenaceae-1 (N)
Familie Methanotrichaceae (G) 2014 (L,N) bzw. et al. 2021 alias Methanosaetaceae et al. 2002 (L,W) Gattung Methanothrix et al. 1983,Synonym: Methanosaeta 1990 – Typgattung (L,W) Spezies Methanothrix harundinacea ( et al. 2006) et al. 2021 (L,W?) Spezies Candidatus Methanothrix paradoxa corrig. et al. 2017 (L?),Schreibvariante: Ca. M. paradoxum et al. 2017 (L?) Spezies Methanothrix soehngenii et al. 1983 (L) Spezies Methanothrix thermoacetophila corrig. 1988,Schreibvariante: M. thermoacetophilia 1988,Synonym M. thermophila et al. 1992 (L)
Familie Methanosarcinaceae 1981 (L,W) bzw. 1981 emend. et al.1984 (N) Gattung Halomethanococcus 1988 (L) Spezies Halomethanococcus doii 1988 (L) Gattung Methanimicrococcus corrig. et al. 2000 (L,N),Schreibvariante: Methanomicrococcus et al. 2000 (L,N) Spezies Methanimicrococcus blatticola corrig. et al. 2000 (L,N) Gattung Methanococcoides 1985 (L,W) bzw. 1985 emend. et al. 2014 (N) Spezies Methanococcoides alaskense , 2005 (L,N,W) Spezies Methanococcoides burtonii et al. 1993 (L,N) Spezies Methanococcoides euhalobius et al. 1987 (L?) Spezies Methanococcoides methylutens , 1983 (L,N,W) Spezies Methanococcoides seepicolus et al. 2021 (L?,N),mit M. sp. LLY (N) Spezies Methanococcoides vulcani et al. 20141 (L,N),mit M. sp. SLH33 (N)
Gattung Methanohalobium 1988 (L,N,W) Spezies Methanohalobium evestigatum 1988 (L,N,W),Schreibvariante: M. evestigatus 1988 (L,N) Gattung Methanohalophilus 1988 (L,N),Schreibvariante: Methanihalophilus (N);früher Halomethanococcus 1985 (das meint nicht Halomethanococcus 1987, s. o.) (N) Spezies Methanohalophilus euhalobius et al. 1997 (N),früher Methanococcoides euhalobius et al. 1987 (N) Spezies Methanohalophilus halophilus et al. 1991 (N),früher Methanococcus halophilus 1984 (N) Spezies Methanohalophilus levihalophilus et al. 2014 (N),mit M. sp. GTA13 Spezies Methanohalophilus mahii 1988 (N),früher Halomethanococcus mahi 1985 (N) Spezies Methanohalophilus portucalensis et al. 1993 (N) Spezies Methanohalophilus profundi et al. 20203 (N),mit M. sp. SLHTYRO (N)
Gattung Methanolobus 1983 (L,N,W) Spezies Methanolobus bombayensis , 1994 (L,N,W) Spezies Methanolobus chelungpuianus 2015 (L,N),mit M. sp. St545Mb (N) Spezies Methanolobus halotolerans et al. 2020 (L,N),mit M. sp. (N) Spezies Methanolobus oregonensis et al. 1990) 20025 (L,N),früher Methanohalophilus oregonensis corrig. et al. 1990 (L,N) Spezies Methanolobus profundi et al. 2009 (N),mit M. sp. MobM (N) Spezies Methanolobus psychrophilus et al. 2008 (L?,N) mit Stamm R15 Spezies Methanolobus psychrotolerans et al. 2018 (L,N),mit M. sp. YSF-03 (N) Spezies Methanolobus siciliae , 1989 (W) – verschoben zu Methanosarcina siciliae et al. 1994 (L) Spezies Methanolobus taylorii , 1994 (L,N,W) Spezies Methanolobus tindarius 1983 (L,N) Spezies Methanolobus vulcani et al. 1989 (L) bzw. et al. 1989 emend. 1995 (N) Spezies Methanolobus zinderi et al. 2009 (L,N),mit M. sp. SD1 (N)
Gattung Methanomethylovorans et al. 2004 (L,N) Spezies Methanomethylovorans hollandica et al. 2004 (L,N),mit M. sp. ZB (N) Spezies Methanomethylovorans thermophila et al. 2005 (L,N) Spezies Methanomethylovorans uponensis et al. 2014 (L,N),mit M. sp. EK1 (N) Spezies Methanomethylovorans victoriae (N)
Gattung Methanosalsum 2002 (L,N) Spezies Methanosalsum natronophilum et al. 2015 (L,N),mit M. sp. AME2 (N), Methanosalsum sp. AME6 (N), Methanosalsum sp. AME9 (N) Spezies Methanosalsum zhilinae et al. 1988) 2002 (L,N),früher Methanohalophilus zhilinae et al. 1988 (N) Spezies Methanosalsum sp. (N) Gattung Methanosarcina 1936 (L) bzw. 1936 emend. 1956 (W) bzw. 1936 emend. 1956 emend. et al. 1994, nom. approb (N) – Typusgattung (L)
Familie Methermicoccaceae et al. 2007 (L,N) Gattung Methermicoccus et al. 2007 (L,N) – Typegattung (L) Spezies Methermicoccus shengliensis et al. 2007 (L,N),mit Methanosarcinaceae archaeon ZC-1 (N) alias Methanogenic archaeon ZC-1(N)
Klade ANME-2-Cluster (en. ) (N) – Stand: 24. April 2022 Gattung Candidatus Syntrophoarchaeum et al. 2016 (N) Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum butanivorans et al. 2016 (N),mit Euryarchaeota archaeon BOX1 (N) Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum caldarius et al. 2016 (N),mit Euryarchaeota archaeon BOX2 (N) Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum sp. GoM_oil (N) Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum sp. WYZ-LMO15 et al. (N) Arten ohne Gattungszuweisung Spezies HR1 (N) Spezies ANME-2c ERB4 (N)
Klade GOM-Arc-I-Cluster mit Schreibvariante GoM-Arc1-Cluster (en. ) (N) Gattung Candidatus Ethanoperedens et al. 2020 (L,N) Spezies Candidatus Ethanoperedens thermophilum et al. 2020 (L,N) Arten ohne Gattungszuweisung Spezies Methanosarcinales archaeon ex4484_138 (N) Spezies Methanosarcinales archaeon ex4572_44 (N)
Mitglieder ohne Familien oder Cluster-Zuweisung Gattung Candidatus Argarchaeum corrig. et al. 2019 (L),Schreibvariante: Ca. Argoarchaeum et al. 2019 (L,N) Spezies Candidatus Argarchaeum ethanivorans corrig. et al. 2019 (L),Schreibvariante: Ca. Argoarchaeum ethanivorans et al. 2019 (L,N)
Literatur Journale
Mads Ujarak Sieborg, Amalie Kirstine Hessellund Nielsen, Lars Ditlev Mørck Ottosen, Kim Daasbjerg, Michael Vedel Wegener Kofoed: Bio-integrated carbon capture and utilization: at the interface between capture chemistry and archaeal CO2 reduction. In: Nature Communications, Band 15, 29. August 2024, S. 7492; doi:10.1038/s41467-024-51700-3 (). Dazu: