Desulfosarcinaceae ist innerhalb der taxonomischen Systematik eine Familie von Bakterien. Im Mai 2026 wurden zwei Gattungen der Familie zugerechnet: Desulfosarcina und Desulfatitalea. Die Arten zählen zu den Sulfat reduzierenden Bakterien. Sie können beispielsweise einfache, kurzkettige Fettsäuren, Alkane und einige Arten auch aromatische Verbindungen als Elektronendonator („Elektronenspender“) und als Kohlenstoffquellen nutzen. Als Elektronenakzeptor dienen Schwefelverbindungen, wie beispielsweise Sulfat oder Sulfit. Dies macht einige Arten interessant für die Bioremediation. Auch lithoautotrophes Wachstum kommt vor, hierbei werden H2 und CO2 durch den Wood-Ljungdahl-Weg (auch als Reduktiver Acetyl-CoA-Weg bezeichnet) und der Reduktion von Schwefelverbindungen zur Energiegewinnung und Stoffaufbau genutzt.
Vertreter dieser Familie kommen in sauerstoffarmen, marinen Gebieten, einschließlich überfluteter Ölfelder, vor. mini|400x400px|Der Wood-Ljungdahl-Stoffwechselweg. Er kann in zwei Richtungen ablaufen: Einmal für das chemolithoautotrophes Wachstum durch die Bildung von Acetat aus CO2 und für das heterotrophe Wachstum durch den kompletten Abbau von Acetat zu CO2. Dieser Weg wird auch von Acetogenen, aceticlastischen Methanogenen und syntrophen Acetat-oxidierenden Bakterien (SAOB) genutzt.
Merkmale Die Zellen der Arten von Desulfosarcinaceae sind stäbchenförmig und kommen einzeln, paarweise oder als aggregierte Pakete (Sarcinen, bei Desulfosarcina) vor. Auf das Auftreten von Sarcinen weist auch der wissenschaftliche Name der Familie und der Gattung hin. Die Gram-Färbung verläuft negativ, die Zellwand besteht aus zwei Membranen, einer inneren und einer äußeren, dazwischen liegt eine dünne Peptidoglycanschicht (Murein). Endosporen werden nicht gebildet. Je nach Art sind sie beweglich durch Flagellen oder unbeweglich.
Stoffwechsel und Wachstum Die Arten der Desulfosarcinaceae sind streng anaerobe Bakterien. Einfache organische Verbindungen dienen als Elektronendonatoren und Kohlenstoffquellen und werden über den anaeroben C1-Stoffwechselweg (Wood-Ljungdahl-Stoffwechselweg) zu Kohlendioxid (CO2) oxidiert. Sulfat dient als terminaler Elektronenakzeptoren und werden zu Schwefelwasserstoff (H2S) reduziert. Sie führen also die Sulfatatmung durch, hierbei dient Sulfat als terminaler Elektronenakzeptor (Analog zu O2 bei der Atmung mit Sauerstoff) und wird zu Schwefelwasserstoff (H2S) reduziert. Thiosulfat und Sulfit werden ebenfalls von einigen Arten genutzt.
Zu den genutzten organischen Verbindungen zählen kurzkettige Fettsäuren und bei einigen Arten Dicarbonsäuren (beispielsweise nutzt Desulfatitalea tepidiphila Succinat), Alkane (Desulfosarcina alkanivorans nutzt Hexan und Decan), Benzoat sowie methylierte monocyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Toluol.
Auch die umgekehrte Nutzung des Wood-Ljungdahl-Weg zur Bildung von Acetat beim chemolithoautotrophen Wachstum ist möglich. Hier erfolgt ein autotrophes Wachstum mit Wasserstoff (H2) und CO2. Fast alle Arten der Familie Desulfobacteraceae, wozu Desulfosarcina und Desulfatitalea früher gestellt wurden, nutzen den Wood-Ljungdahl-Weg zur autotrophen Kohlenstofffixierung. Es gibt nur eine Art von Desulfobacter, die CO2 im umgekehrten Citratzyklus fixiert, nämlich Desulfobacter hydrogenophilus.
Einige Arten können auch einen fermentativen Stoffwechsel durchführen.
Es folgt eine Tabelle mit einigen Merkmalen:Widdel F (1980) Anaerober Abbau von Fettsäuren und Benzoesäure durch neu Isolierte Arten Sulfat-reduzierender Bakterien. PhD thesis. Universität zu Göttingen, Lindhorst/Schaumburg-Lippe Göttingen.Harms G (1998) Anaerober Abbau von p -Cymen und anderen Dialkylbenzenen durch neu isolierte Bakterienarten. PhD thesis. University of Bremen, Bremen, Germany. Desulfatitalea tepidiphilaDesulfosarcinaMorphologieStäbchenStäbchen und Pakete (Sarcinen)Gram-Färbung−−Motilität + +/−StoffwechselAnaerobe AtmungAnaerobe Atmung und GärungWichtigste FettsäurenAnteiso-C15:0 und C16:0Anteiso-C15:0, C16:0 und C15:0MenachinonNrMK-7DNA-G+C-Gehalt (mol%)51,3 (Genom)51,0–57,0 (Genom, LC)SubstratoxidationVollständigVollständigCODH-Aktivität + +Typische ElektronendonatorenH2, Formiat, Acetat, Propionat, Butyrat, Lactat, Pyruvat, Fumarat, Succinat und HefeextraktH2, Formiat, Acetat, Propionat, Butyrat, Alkane (Desulfosarcina alkanivorans), Ketone (Desulfosarcina cetonica nutzt Butanon), Benzoat und monocyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (die meisten Spezies)Chemolithoautotrophes Wachstum + +Fermentatives WachstumNr +/−Wachstum durch Disproportionierung reduzierter SchwefelverbindungenNrNrTypische ElektronenakzeptorenSulfat und ThiosulfatSulfat, Thiosulfata und SulfitaOptimale Wachstumstemperatur (°C)34–4228–34Optimaler pH-Wert6,8–7,37,0–7,8LebensraumAnoxisches marines SedimentSauerstoffarmes Brackwasser und Meeressedimente sowie wassergeflutete Ölfelder
Symbole: −, negativ; +/−, variabel; Nr, nicht angegeben; LC, „liquid chromatography“ (Flüssigchromatographie) a Sulfat wird von allen Arten genutzt, Thiosulfat und Sulfit von einigen Arten.
Ökologie Arten der Gattung Desulfatitalea und Desulfosarcina scheinen vor allem in anoxischen Meeresumgebungen vorkommen, wobei Desulfatitalea alkaliphila von einem terrestrischen Schlammvulkan isoliert wurde. Aus einer hydrogenotrophen, sulfatreduzierenden Anreicherungskultur, die aus Sedimenten des Guaymas-Beckens stammte, wurden 16S-rRNA-Gensequenzen identifiziert, die mit Desulfatitalea tepidiphila verwandt sind. Die Analyse der aprA-Klonbibliothek ergab, dass Umweltsequenzen, die eng mit Desulfatitalea tepidiphila verwandt sind, in Wasserproben oberhalb der Chemokline eines flachen meromiktischen Sees am häufigsten vorkamen. In anoxischen Sedimentproben aus dem Wattenmeer der Nordsee wurden ebenfalls aprA-Klonsequenzen gefunden. Die alkaliphile, also hohe pH-Werte tolerierende Art Desulfatitalea alkaliphila wurde von einem terrestrischen Schlammvulkan isoliert. Alkaliphile anaerobe Arten besiedeln verschiedene natürliche und anthropogene Ökosysteme. In den letzten Jahren wurde deutlich, dass auch viele terrestrische Schlammvulkane eine wertvolle Quelle für alkaliphile anaerobe Mikroorganismen darstellen. Schlammvulkanismus ist ein weit verbreitetes geologisches Phänomen, das eine bedeutende Rolle im atmosphärischen Methanhaushalt spielt. Der Fundort von Desulfatitalea alkaliphila liegt auf der Taman-Halbinsel. Diese Halbinsel ist ein Regionen mit starken Schlammvulkanismus, dort befinden sich mehr als 40 Schlammvulkane. Hier sind anaerobe Bakterien an den biogeochemischen Kreisläufen von Kohlenstoff, Schwefel und anderen Elementen beteiligt. Sulfat- und metallreduzierende Prokaryoten könnten als syntrophe Partner methanotropher Archaeen an der anaeroben Methanoxidation beteiligt sein.
Vertreter der Gattung Desulfosarcina scheinen ausschließlich in sauerstofffreien Brackwasser- und marinen Systemen vorzukommen, einschließlich des Brackwassers von Ölfeldern. So wurde Desulfosarcina variabilis aus einer Lagune in der Nähe von Montpellier isoliert. DNA-Sequencen von Desulfosarcina-Stämmen wurden u. a. in Ästuarsedimenten, ölverschmutztem Wasser und Mangrovenböden nachgewiesen. Auch wurden Stämme von Desulfosarcina mittels Umweltsequenzen aus Schlammvulkanen nachgewiesen.Miho Watanabe, Manabu Fukui, Alexander Galushko, Jan Kuever: Desulfosarcina (2020) In:
Arten von Desulfosarcina sind von Interesse für die biologische Sanierung (Bioremediation) von sauren Grubenwässern. Der Kohlendioxid als Endprodukt des Stoffwechsels sorgt für die Bildung von Hydrogencarbonaten und somit für die Neutralisierung der Säuren im Grubenwasser. Der durch die dissimilatorische Sulfatatmung gebildete Schwefelwasserstoff wiederum fällt die toxischen Schwermetalle aus. Zu den hierzu geeigneten, vollständig oxidierenden Sulfatatatmern zählen neben Desulfosarcina beispielsweise Desulfobacter, Desulfarculus und Desulfomonas.
Taxonomische Merkmale In Desulfosarcina variabilis wurden membrangebundene und lösliche Cytochrome vom Typ b und c identifiziert. Die Zellen von D. variabilis enthalten Desulforubidin als Sulfitreduktase und Menachinon MK-7 als vorherrschendes Chinon. Desulfosarcina cetonica besitzt weder Desulfoviridin noch Desulforubidin. Die wichtigsten zellulären Fettsäuren der Typstämme von Desulfosarcina variabilis und Desulfosarcina alkanivorans sind anteiso-C15:0 und C16:0 (Palmitinsäure). Im Gegensatz dazu enthält Desulfosarcina widdelii C15:0 und anteiso-C15:0. Bei Desulfatitalea alkaliphila wurde als wichtigste Fettsäure anteiso-C15:0 charakterisiert. Die wichtigsten Fettsäuren für den Typstamm von Desulfatitalea tepidiphila sind Anteiso-C15:0 und C16:0 (Palmitinsäure).
Systematik Die Familie Desulfosarcinaceae wurde im Jahr 2020 aufgestellt. Es zählen zwei Gattungen zu der Familie: Desulfosarcina und Desulfatitalea (Stand Mai 2026). Ursprünglich wurden beide Gattungen der Familie Desulfobacteraceae zugeordnet. Auf der Grundlage eines phylogenomischen Ansatzes wurde im Jahr 2020 eine neue Familie für diese beiden Gattungen eingerichtet. Die Familie Desulfosarcinaceae zählt zu der Ordnung Desulfobacterales innerhalb der Klasse Desulfobacteria des Phylums Thermodesulfobacteriota.
Einzelnachweise Miho Watanabe, Manabu Fukui, Jan Kuever: Desulfatitalea In: Miho Watanabe, Alexander Galushko, Manabu Fukui, Jan Kuever: Desulfosarcinaceae In:
Weblinks LPSN - Family Desulfosarcinaceae NCBI
Kategorie:Deltaproteobacteria Kategorie:Deltaproteobakterien