Desulfoconvexum algidum ist eine Bakterienart. Die Art wurde vom Meeresboden isoliert und toleriert relativ tiefe Temperaturen von bis zu 0 °C.Alexander Galushko, Jan Kuever: Desulfoconvexum (15 October 2019) In: Die Art ist streng anaerob, toleriert also keinen Sauerstoff. Sie gewinnt Energie durch die Desulfurikation. Hierbei dienen Schwefelverbindungen, wie beispielsweise Sulfat, als Elektronenakzeptoren. Sulfat entspricht dem Sauerstoff bei der „normalen“ Atmung. Die Elektronen stammen beispielsweise von verschiedenen Fettsäuren. Die Art ist außerdem in der Lage, chemolithoautotroph zu wachsen, hierbei nutzt es Wasserstoff und Kohlendioxid zusammen mit den Schwefelverbindungen. Kohlendioxid dient hierbei als einzige Kohlenstoffquelle, organische Verbindungen werden nicht benötigt, von daher die Bezeichnung „lithotroph“ („sich von Steinen ernährend“).

Merkmale Die Zellen von Desulfoconvexum algidum sind bewegliche, gekrümmte Stäbchen oder vibrionenförmig mit einer Größe von 1,5 µm in Breite und 2,0–3,5 µm in Länge. Die Zellen kommen einzeln oder paarweise vor. Sporenbildung wird nicht beobachtet. Der Gram-Test verläuft negativ, was darauf hindeutet, das die Zelle von zwei Membranen mit einer dazwischen liegenden Mureinschicht umgeben ist.

Stoffwechsel und Wachstum Desulfoconvexum algidum ist streng anaerob und nutzt die Desulfurikation (Sulfatatmung) zur Energiegewinnung. Verschiedene organische Verbindungen, darunter Fettsäuren, Alkohole, Kohlenhydrate und aromatische Verbindungen sowie Aminosäuren, dienen als Kohlenstoffquellen und Elektronendonatoren. Elektronendonatoren werden vollständig zu CO2 über den anaeroben C1-Weg (Kohlenmonoxid-Dehydrogenase, CODH, oder Wood-Ljungdahl-Weg) oxidiert. Derselbe Weg wird für das autotrophe Wachstum auf H2 und CO2 genutzt. Sulfat und Thiosulfat dienen als terminale Elektronenakzeptoren und werden zu Schwefelwasserstoff (H2S) reduziert.

Desulfoconvexum algidum gehört zur Gruppe der sulfatreduzierenden Bakterien, deren Vertreter in der Lage sind, organische Verbindungen vollständig zu CO2 zu oxidieren, andere Vertreter dieses Stoffwechselwegs sind beispielsweise in den Gattungen Desulfobacter, Desulfobacterium, Desulfobacula, Desulfosarcina, Desulfococcus, Desulfovibrio und bei der Archeengattung Archaeoglobus zu finden.WIDDEL, E, HANSEN, T. A.: Chapter 24. The dissimilatory sulfate- and sulfur-reducing bacteria pp. 583-624, In: The prokaryotes: a handbook on the biology of bacteria: eco-physiology, isolation, identification, applications, 2nd ed. A.Balows, H.G.Triiper, M . Dworkin, W. Harder, and K.-H. Schleifer (eds.). New York, Springer Verlag 1992. Eine andere Variante innerhalb der sulfatreduzierenden Arten ist die unvollständige Oxidation. Hierbei wird als Endprodukt Acetat gebildet. Diese Stoffwechselvariante findet man beispielsweise bei Desulfobulbus, Desulfomicrobium, Desulfotomaculum und bei einigen Arten von Desulfovibrio.

Die Art ist auch zur Gärung fähig: Fermentatives Wachstum findet auf Malat und Fumarat statt.

Der Typstamm von D. algidum kann in einem Natriumchlorid-Konzentrationsbereich von 1 bis 50 g/l wachsen, mit einem Optimum zwischen 20 und 30 g/l. Der pH-Wert für optimales Wachstum liegt zwischen 5,5 und 8,5, mit einem Optimum zwischen 7,2 und 7,4. Desulfoconvexum algidum wächst bei Temperaturen zwischen 0 und 20 °C, die Art ist psychrophil.

Es folgt eine Tabelle mit Merkmalen von Desulfoconvexum algidum: MerkmalDesulfoconvexum algidumMorphologieGebogener, vibrionenförmige StäbchenZellgröße (µm)1,5 × 2,0–3,5Motilität +GC-Gehalt (mol%)46.0 (LC)HauptmenachinonNrOptimaler pH-Wert7.2–7.4Optimale Temperatur (°C)14–16Optimale NaCl-Konzentration (g/l)20–30WachstumsfaktorbedarfNrOxidation des SubstratsVollständigVerbindungen, die als Elektronendonatoren und Kohlenstoffquellen verwendet werdenH2 / CO2​ +Formiat +Acetat−FettsäurenaC3 – C7Ethanol +Andere n -AlkoholeMethanol, n-Propanol, n-Butanol, GlycerinLaktat +Pyruvat−Fumarat +Succinat−Malat +AndereGlycin, Alanin, Serin, Betain, Cholinchlorid, Prolin, Sorbit, Mannit, BenzoatFermentatives Wachstum +Disproportionierung reduzierter SchwefelverbindungenNrVerwendete ElektronenakzeptorenSulfat +Sulfit−Thiosulfat +Schwefel +Andere− Symbole: −, negativ; +, positiv; Nr, nicht angegeben; LC, „liquid chromatography“ (Flüssigchromatographie) a Die Zahl hinter dem C gibt Anzahl der C-Atome an, C3 steht also für Fettsäuren mit drei C-Atomen, wie Propionsäure.

Ökologie Der Typstamm von Desulfoconvexum algidum wurde aus permanent kalten Meeressedimenten isoliert, und Verwandte wurden in Meeressedimenten vor der Küste von La Jolla Kaliforniens, sowie in mikrobiellen Gemeinschaften auf Hafenanlagen nachgewiesen. Desulfoconvexum spp. kommen als chemolithoautotrophe sulfatreduzierende Bakterien (SRB) in Meeressedimenten vor. Desulfoconvexum ist eines der ersten, bekannten psychrophilen sulfatreduzierenden Bakterien, die bei niedrigen Temperaturen durch die Sulfatreduktion chemolithoautotroph wachsen. Ein anderes dissimilatorisches SRB, identifiziert als Desulfovibrio gilichinskyi, wurde in der Permafrostregion eines Kryopegs (eines stark mineralisierten, urzeitlichen aquatischen Ökosystems) auf der Jamal-Halbinsel isoliert und ist in der Lage, bei Minustemperaturen zu wachsen. Diese Art ist allerdings nicht in der Lage, chemolithoautotroph zu wachsen, es benötigt zusätzlich noch Acetat. Andere, aus den Küstenbodensedimenten Spitzbergens isolierte Arten sind beispielsweise Desulfofrigus oceanense, Desulfofaba gelida und Desulfotalea psychrophila und Desulfotomaculum arcticum.

Desulfoconvexum ist auch dazu in der Lage, das Aromat Benzoesäure abzubauen. In der Familie Desulfobacteraceae sind mehrere Arten vertreten, die Aromate abbauen. Viele dieser Arten wachsen auch in Rohöl. Die meisten Mitglieder dieser Familie remineralisieren ein breites Spektrum an Kohlenstoffsubstraten vollständig zu CO2. Unvollständig oxidierenden Mitglieder der verwandten Ordnung Desulfovibrionales stellen in Anreicherungen aus Ölfeldern eine Minderheit dar. Die Ergebnisse aus Rohöl stimmen mit dem bekannten Substratspektrum kultivierter Arten überein, beispielsweise können die Arten Desulfosarcina variabilis, Desulfobacterium cetonicum und Desulfonema magnum innerhalb der Desulfobacteraceae Benzoat oxidieren, während Mitglieder der Desulfovibrionales dies nicht tun.

Die verwendeten Substrate und auch morphologischen Merkmale ähneln weitestgehend denen anderer psychrophiler oder mesophiler sulfatreduzierender Bakterien. Allerdings ist die Verwendung von Methanol als Elektronendonator und Kohlenstoffquelle bei sulfatreduzierenden Arten sehr ungewöhnlich.

Chemotaxonomische Merkmale Die Hauptmenachinonen sind unbekannt. Die Hauptfettsäuren des Typstamms von D. algidum sind C14:0 (Myristinsäure), C16:1ω9c und C16:0 (Palmitinsäure), die denen von Desulfospira joergensenii ähneln. Im Gegensatz zu den beiden eng verwandten Vertretern der Gattung Desulfobacula (D. phenolica und D. toluolica) und bildet der Typstamm JHA1 die methylverzweigte Fettsäure C16:0 10-Methyl nicht.

Systematik Desulfoconvexum algidum ist die einzige Art der Gattung Desulfoconvexum und wurde im Jahr 2013 beschrieben. Der Gattungsname Desulfoconvexum bedeutet soviel wie „Sulfatreduzierender Organismus in Kurvenform“ und der Artname D. algidum bedeutet soviel wie „eiskalt“ und bezieht sich auf den Fundort und die Fähigkeit, noch bei 0 °C zu wachsen.

Die Gattung gehört zur Familie der Desulfobacteraceae innerhalb der Ordnung der Desulfobacterales und ist, wie die 16S-rRNA-Gensequenzanalyse zeigt, eng mit anderen Mitgliedern dieser Familie verwandt. Im September 2026 waren in der Familie 19 Arten enthalten, wobei einige noch nicht vollständig beschrieben sind und als Candidatus geführt werden. Als Beispielgattungen seien Desulfobacter, Desulfobacula, Desulfoconvexum, Desulfotignum, „Desulfamplus“ sowie die neu gebildeten Gattungen Desulfocicer und Desulforapulum (beide ehemals Arten der Gattung Desulfobacterium) genannt. Die Ordnunge Desulfobacterales bildet zusammen mit der Ordnung Desulfatiglandales die Klasse Desulfobacteria, dies beruht auf Genom-basierten Untersuchungen.

Einzelnachweise

Genutzte Literatur Alexander Galushko, Jan Kuever: Desulfoconvexum (15 October 2019) In:

Weblinks LPSN NCBI

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