Parageobacillus thermantarcticus ist eine Bakterienart. Sie ist "hitzeliebend" (thermophil), sie zeigt noch Wachstum bei 80 °C. Sie ist für die Biotechnologie und auch für die Astrobiologie von Interesse.
Synonyme sind: Bacillus thermoantarcticus, Geobacillus thermantarcticus und "Parageobacillus thermantarcticus".
Merkmale Die Zellen von Parageobacillus thermantarcticus sind stäbchenförmig mit einem Durchmesser von 0,5 bis 2,0 µm und einer Länge von 3,0 bis 5,0 µm. Sie bilden Endosporen. Auf Agarplatten erscheinen die Kolonien undurchsichtig, flach und kreisförmig mit einem glatten Rand. Der Gram-Test verläuft positiv, die Zellwand besteht also aus einer Membran und einer darauf liegenden, mehrschichtigen Mureinschicht.
Stoffwechsel und Wachstum Das Bakterium ist fakultativ anaerob. Unter aeroben Bedingungen kann es die Atmung mit Sauerstoff als Elektronenakzeptor durchführen. Für strikt anaerobe Bedingungen, also wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, wurden Gene für die alkoholische Gärung und für die Nitratatmung nachgewiesen.
Der Katalase-Test verläuft positiv, der Oxidase-Test positiv oder schwach positiv.
Eine im Jahr 2022 durchgeführte Genomanalyse ergab das Vorhandensein der Gene für die vollständige Glykolyse, Glukoneogenese, Entner-Doudoroff-Weg, Pentosephosphatweg, Zitronensäurezyklus und Gene, die für die alkoholische Gärung erforderlichen Enzyme kodieren. Darüber hinaus wurden im Genom von P. thermantarcticus Wege für die Biosynthese von Folsäure (Vitamin B9), Thiamin (Vitamin B1) und Riboflavin (Vitamin B2) gefunden. Des Weiteren wurden Gene gefunden, die für die Nutzung von Chitin im Stoffwechsel zuständig sind.
Es ist thermophil, Wachstum findet bei Temperaturen zwischen 37 und 80 °C statt, optimales Wachstum bei 60 °C. Es bildet extrazelluläre α-Glucosidase und Xylanase. Darüber hinaus produziert Parageobacillus thermantarcticus ein Exopolysaccharid. Es spaltet (hydrolysiert) Gelatin, jedoch kein Casein und reagiert negativ auf den Katalase-Test.
Systematik Parageobacillus thermantarcticus zählt zu der Familie der Bacillaceae. Es wurde zuerst im Jahr 2002 von Barbara Nicolaus und Kollegen, zu der Zeit noch mit dem Namen Bacillus thermantarcticus, beschrieben. Im Jahr 2012 wurde es zu der Gattung Geobacillus gestellt und im Jahr 2019 dann letztendlich zu der Gattung Parageobacillus transferiert.
Mögliche Nutzung Die Genomanalyse von P. thermantarcticus M1 zeigte das Vorhandensein von Genen für Protease und bestimmten Isomerasen, was industriell von Bedeutung sein könnte. Darüber hinaus könnte die Identifizierung von Genen, die für viele weitere wertvolle Katalysatoren kodieren, wie Lipase, Esterase, Pullulanase, Aldo-Keto-Reduktase und Enzyme, die eine Rolle bei dem Abbau von Chitin spielen, industriell wichtig sein. Esterasen sind aufgrund ihres Potenzials für den Abbau von Mikroplastik von Interesse. Die Aldo-Keto-Reduktase-Superfamilie umfasst Enzyme, die an Entgiftungen beteiligt sind und auf Substrate wie Umweltgifte, Arzneimitteln, Drogen und Xenobiotika wirken. Darüber hinaus weist die Gattung eine Reihe von Stoffwechselwegen auf, die für den Abbau komplexer Kohlenwasserstoffe sowie für die Produktion grüner Energie relevant sein könnten.
Astrobiologie Parageobacillus thermantarcticus ist auch für die Astrobiologie interessant. Es wurden Untersuchungen bezüglich extreme Temperaturschwankungen (zwischen −196 °C und 80 °C), extreme Trockenheit, Bestrahlung mit UV-Strahlen von 125 J/m2 bis zu 1000 J/m2 und Röntgenstrahlung bis zu 1000 Gy durchgeführt. In den meisten Fällen konnten die Zellen von P. thermantarcticus genauso stark wachsen, wie die nicht gestressten Zellen. Nur im Falle der Austrocknung und der UV-Bestrahlung wurde eine leichte Verzögerung des Wachstums beobachtet. Bei einer anderen Untersuchung überlebten einige Sporen selbst eine Gammastrahlung von 15 kGy.
Einzelnachweises
Weiterführende Literatur