Desulfocucumis ist eine Gattung von Bakterien. Es ist anaerob, kommt also in sauerstofffreien Gebieten vor. Es wurde aus dem Boden eines Sumpfes isoliert. Der Stoffwechsel beruht auf der Desulfurikation (auch als Sulfatreduktion oder Sulfatatmung bezeichnet). Mehrere Verbindungen können hierbei genutzt werden. Bei D. palustris wurde auch die Fermentation nachgewiesen. Im August 2026 war nur eine vollständig beschriebene Art bekannt: D. palustris. Daneben werden noch verschiedene, noch nicht genau beschriebene, Stämme zu dieser Gattung gestellt.
Merkmale Die Zellen von Desulfocucumis palustris sind gekrümmte bis leicht spiralförmige Stäbchen mit einer Breite von 1,0 µm und einer Länge von 3,0–4,0 µm bis 70 µm. es besitzt peritriche Flagellen. Die Kolonien sind in anaeroben Agar-Röhrchen hellbraun.
Stoffwechsel und Wachstum mini|400x400px|Der Wood-Ljungdahl-Stoffwechselweg, der von sulfatreduzierenden Bakterien (SRB) genutzt wird. D. palustris ist streng anaerob. Es nutzt mehrere Verbindungen, wie kurzkettige Fettsäuren, Lactat, Alkohole (Ethanol, Methanol), Pyruvat, Fumarat und Hefeextrakt in Gegenwart von Sulfat und führt hierbei die Sulfatreduktion durch. Die Schwefelverbindungen dienen der Aufnahme der Elektronen der Verbindungen, sie werden also reduziert. Die Verbindungen werden vollständig zu CO2 oxidiert. Hierbei sind Enzyme tätig, die vom reduktiven Acetyl-CoA Weg (der oxidative Wood-Ljungdahl-Weg) bekannt sind. Diese Arten können das Acetyl-CoA, welches durch den Abbau von Fettsäuren durch β-Oxidation gebildet wird, vollständig zu Kohlendioxid (CO2) verstoffwechseln. Sulfat, Thiosulfat und elementarer Schwefel werden als Elektronenakzeptoren verwendet und zu Sulfid reduziert. D. palustris ist auch in der Lage, chemolithoautotroph mit der Nutzung von H2 und CO2 zu wachsen. Wasserstoff dient hierbei als Elektronendonator und CO2 als Kohlenstoffquelle. Als Elektronenakzeptoren werden auch hierbei die Schwefelverbindungen genutzt.
Der vollständige Abbau der genutzten Substanz zu Kohlendioxid unterscheidet die Gattung von anderen Schwefelreduzierern, welche die Substrate nur bis zu Acetat oxidieren. Diese Stoffwechselvariante der unvollständigen Oxidation zu Acetat findet man beispielsweise noch bei Desulfobulbus, Desulfomicrobium, Desulfotomaculum und Desulfovibrio. Zu Bakterien, die eine vollständige Oxidation durchführen zählen z. B. Arten von Desulfobacter, Desulfobacterium, Desulfococcus und Desulfonema.
Fermentatives Wachstum wird mit Pyruvat, Lactat, Fumarat und Benzoat beobachtet. Glucose fördert das Wachstum von D. palustris weder unter sulfatreduzierenden noch unter fermentativen Bedingungen. D. palustris kann auch Sulfat, Thiosulfat und elementaren Schwefel als Elektronenakzeptoren in Gegenwart von Benzoat nutzen.
Das Wachstum des Typstamms von D. palustris erfolgt bei Temperaturen von 18 bis 48 °C mit einem Optimum zwischen 32 und 37 °C und in einem pH-Bereich von 5,8 bis 8,4 mit einem Optimum bei 6,2–7,3. Optimales Wachstum findet in Medien ohne Natriumchlorid statt. mini|Aceton Der noch nicht vollständig beschrieben Stamm R-AcetonA170 wird als eng verwandt mit D. palustris eingestuft (99 % der 16S-rRNA-Sequenz) und von daher zu der Gattung Desulfocucumis gestellt. Er wurde aus anoxischem Boden eines Reisfelds isoliert. Dieser Stamm führt ebenfalls die Sulfatreduktion durch und baut hierbei beispielsweise Acetat, Aceton und Benzoat ab. Er kann außerdem Nitrat nutzen.
Es folgt eine Tabelle. Desulfocucumis palustrisSulfatreduzierender Bakterienstamm R-AcetonA170MorphologieGebogener Stab, vibriodGebogener StabZellgröße (µm)1,0 × 3,0–4,0 bis 701,2–1,4 × 7–8,5Motilität + +DNA-G+C-Gehalt (mol%)46,6 (LC), 49,1 (Genom)48,5 (LC)HauptmenachinonMK-7NrOptimaler pH-Wert6.2–7.3NrOptimale Temperatur (°C)32–37NrOptimale NaCl-Konzentration (g/l)0NrWachstumsfaktorbedarfNrNrOxidation des SubstratsVollständigVollständigVerwendete Elektronendonatoren:H₂ / CO₂ + +aFormat + +aAcetat + +FettsäurenC3 - C4C3 - C5Ethanol + +Andere AlkoholeMethanoln-Propanol, n-ButanolLaktat + +Pyruvat +−Fumarat +−SuccinatNr−MalatNrWAndereBenzoatBenzoatFermentatives WachstumLaktat, Fumarat, Pyruvat, BenzoatNrDisproportionierung reduzierter SchwefelverbindungenNr−Verwendeter Elektronenakzeptor:Sulfat + +Sulfit− +Thiosulfat +WSchwefel +−AndereNrNitrat (schwaches Wachstum)
Symbole: +, positiv; −, negativ; W, schwach; Nr, nicht angegeben; LC, „liquid chromatography“ (Flüssigchromatographie).. a Acetat (2 Millimol) wurde als zusätzliche Kohlenstoffquelle zugesetzt.
Genetik Von D. palustris wurde die gesamte Genomsequenz ermittelt. Sie umfasst 3,7 Megabasenpaare in 184 Scaffolds mit einem GC-Gehalt der genomischen DNA von 49,1 %. Insgesamt wurden 3.959 proteinkodierende Gene und 53 stabile RNA-kodierende Gene identifiziert. Alle Gene des Wood-Ljungdahl-Stoffwechselwegs sind im Genom vorhanden. Gene, die für die α-Untereinheit der Benzylsuccinat-Synthase kodieren, fehlen im Genom von D. palustris, obwohl sie im Genom von Desulfotomaculum sp. Ox39 identifiziert wurden. Dieses eng verwandte Bakterium baut aromatische Verbindungen zu Kohlendioxid (CO2) ab.
Ökologie D. palustris wurde aus dem Boden eines Sumpfes im Nopporo-Waldpark auf Hokkaido, Japan, isoliert. Umweltsequenzen, die mit Desulfocucumis- Arten verwandt sind, wurden in Proben von Reisfeldböden, zersetzender Pappelbiomasse, Grundwasser des Kalahari-Schildes, einem paläozoischen Karbonat-Aquifer und einer BTEX (Benzol, Toluol, Ethylbenzol oder Xylol)-abbauenden Anreicherung identifiziert. BTEX sind aromatische Kohlenwasserstoffe, welche als giftig gelten.
Taxonomie Das Fehlen von Desulfoviridin wurde mittels Fluoreszenz bestätigt. Desulfoviridin ist eine dissimilatorischen Sulfit-Reduktase (dSiR) und dient dazu, innerhalb der Sulfatatmung Sulfit zu Schwefelwasserstoff (H2S) zu reduzieren. Die wichtigsten zellulären Fettsäuren sind iso-C15:0, iso-C 17:0 und Cyclopropan-C17:0. Menachinon-7 wurde als einziges Atmungschinon nachgewiesen.
Systematik mini|Pelotomaculum thermopropionicum und Methanothermobacter thermautotrophicus Die Gattung zählt zu der Familie der Peptococcaceae. Hierbei handelt es sich um eine recht vielfältige Gruppe von Bakterien. Hier sind viele sulfatreduzierende Gattungen vertreten. Einige Mitglieder leben in Syntrophie mit hydrogenotrophen Mikroorganismen, also mit Wasserstoff im Stoffwechsel nutzenden Mikroorganismen. Hierzu zählen Arten von Pelotomaculum und Sporotomaculum. Andere können eine Vielzahl von Metallen, wie z. B. Eisen (Fe3+), Mangan (Mn4+) und auch Uran (U6+) im Stoffwechsel nutzen. Hierzu zählt beispielsweise Desulforamulus reducens.Miho Watanabe, Manabu Fukui, Jan Kuever: Desulforamulus gen. nov. (2025) In: Einige Arten sind auch in der Lage organische Chlorverbindungen, wie Dichloromethan, abzubauen. Die Familie zählt zu der Ordnung Eubacteriales innerhalb der Klasse Clostridia der Bacillota (früher als Firmicutes bezeichnet).
Die große Zellgröße (3–70 µm) und die verdrillte Zellform sind die charakteristischen phänotypischen Unterschiede von D. palustris zu anderen verwandten Gattungen. D. palustris enthält des Weiteren 17-Kohlenstoff-Cyclopropanfettsäure als eine der Hauptfettsäurekomponenten der Zelle. Es wurde vorgeschlagen, die Gattung zu der neu aufgestellten Familie Desulfocucumeraceae zu stellten. Der Name Desulfocucumis bedeutet soviel wie „ein sulfatreduzierendes, gurkenförmiges Bakterium“.
Einzelnachweise Miho Watanabe, Manabu Fukui, Jan Kuever: Desulfocucumis In:
Literatur Miho Watanabe, Manabu Fukui, Jan Kuever: Desulfocucumis In:
Weblinks LPSN NCBI