Methylococcaceae bilden eine Familie der Gammaoteobacteria und sind neben den Crenotrichaceae (LPSN) [bzw. „Methylomonadaceae“ (GTDB)] und den Methylothermaceae ein Mitglied der Ordnung Methylococcales. Sie gehören zu den methanotrophen Bakterien, denn sie sind in der Lage mit Methan als einziger Kohlenstoffquelle für den Aufbau der Zellsubstanz (Assimilation) und zum Energiegewinn zu wachsen. Durch die Verwertung des Treibhausgases Methan sind sie ökologisch sehr wichtig. Der Entzug von Methan aus der Atmosphäre durch den Stoffwechsel dieser Bakterien hat einen mildernden Effekt auf die Klimaerwärmung.
Diese Ordnung bzw. Familie von methanotrophen Bakterien ist zu unterscheiden von den Methanococcales respektive Methanococcaceae, die Methanbildner unter den Archaeen sind und dem Phylum Methanobacteriota [früher „Euryarchaeota“ genannt] angehören.
Merkmale Die Zellen der Methylococcaceae-Arten sind stäbchen- oder kokkenförmig. Teilweise treten sie in Zellketten auf. Einige Arten bilden cystenförmige Körperchen als Ruhestadien.
Stoffwechsel Die Methylococcaceae sind methanotrophe Bakterien, eine Untergruppe der methylotrophen Bakterien. Methylotrophe sind in der Lage, Verbindungen, die keine C–C-Bindungen aufweisen, zu verwerten. Entweder ist in diesen Molekülen überhaupt nur ein Kohlenstoffatom wie z. B. bei Methanol (CH4), Formiat (HCOO-) und Methylamin (CH3NH2); wenn aber mehrere Kohlenstoffatome vorkommen, dann ist keines direkt mit einem anderen verbunden. Zu diesen Verbindungen zählen z. B. Trimethylamin ((CH3)3N) und Dimethylamin ((CH3)2NH). Die methanotrophen Bakterien können Methan nutzen. Hierzu dient das Enzym Methan-Monooxygenase (MMO), welches bei den Methylotrophen nicht vorhanden ist. Mit Hilfe des Enzyms MMO wird Methan zu Methanol oxidiert. Methanol wird dann weiter genutzt und die dabei gewonnene Energie auf die Atmungskette übertragen und Adenosintriphosphat (ATP) erzeugt. Einige Bakterienarten, wie z. B. Arten der Gattungen Methylobacter, Methylococcus und Methylosphaera sind zusätzlich in der Lage Stickstoff zu fixieren.
Stellung innerhalb der Methylotrophen Die methanotrophen Bakterien werden aufgrund von verschiedenen Merkmalen, wie Zellaufbau und Stoffwechsel in drei Gruppen, Gruppe I, II und X unterteilt. Die Methylococcaceae zählen zu der Gruppe I. Sie nutzen Einkohlenstoffverbindungen im Stoffwechsel mit Hilfe des Ribulosemonophosphatweg. Im Stoffwechsel der Gruppe II wird Kohlenstoff über den Serinweg fixiert. Arten der Familie Methylocystaceae zählen z. B. zu dieser Gruppe. Weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Form der inneren Membranen. In der Gruppe I sind sie in Stapeln angeordnet, in Typ II verlaufen sie hingegen parallel zur äußeren Zellmembran. Die Gruppe X ist wiederum eine Untergruppe der Gruppe I. Die Besonderheit bei diesen Bakterien ist die Fähigkeit neben Methan auch CO2 zu fixieren. Hierzu zählen die Gattungen Methylococcus und Methylocaldum.
Methylococcus capsulatus ist ein ungewöhnlicher Methanotropher vom Typ I, da diese Spezies Formaldehyd (CH2=O) über den Ribulosemonophosphatweg bildet, aber auch einige Enzyme des Serinwegs besitzt, welcher typisch für Arten der Familie Methylocystaceae ist. Die genomische DNA dieser Art hat einen relativ hohen GC-Gehalt, der eher für Methanotrophe vom Typ II charakteristisch ist. Fakultativ methylotrophe Bakterien sind nicht auf Einkohlenstoffverbindungen angewiesen, können sie aber zusätzlich nutzen, wie z. B. verschiedene Arten von Arthrobacter, Pseudomonas, Micrococcus und Bacillus.
Systematik mini|hochkant=1.3|Phylogenetischer Baum der Gamma-MOB (Methan-oxidierenden Gammaproteobakterien, d. h. Methylococcales), sowie Häufigkeit dieser Bakterien und der NC10-MOB (Methylomirabilota) im geschichteten Zugersee, abhängig von der Tiefe (nach Sina Schorn et al., 2024).
Die Familie Methylococcaceae gehört zur Ordnung Methylococcales der Klasse Gammaproteobacteria. Die Spezies Crenothrix polyspora (auch unter dem Namen Brunnenfaden bekannt) ist ebenfalls in der Lage Methan zu oxidieren. Analysen seiner 16S-rRNA-Sequenz zeigen die hohe Verwandtschaft mit der Art Methylobacter psychrophilus. Die Gattung Crenothrix wird daher in der ebenfalls zu der Ordnung Methylococcales zählenden Familie Crenotrichaceae geführt.
Innere Systematik Es folgt eine Liste von Gattungen der Methylococcaceae nach der (Stand 4. September 2026):
Familie Methylococcaceae 1984 Gattung „Ca. Methanofishera“ et al. 2020 Gattung Methylicorpusculum et al. 2020 Gattung Methylobacter et al. 1993 Gattung Methylocaldum et al. 1998 Gattung „Ca. Methylocalor“ et al. 2024 Gattung Methylococcus 1966 Gattung Methylocucumis 2019 Gattung Methylogaea et al. 2011 Gattung Methyloglobulus et al. 2015 Gattung „Methylolobus“ et al. 2020 Gattung Methylomagnum et al. 2015 Gattung Methylomarinum et al. 2013 Gattung Methylomicrobium et al. 1995 Gattung Methylomonas (ex 1974) 1984 Gattung Methyloparacoccus et al. 2014 Gattung Methyloprofundus et al. 2015 Gattung Methylosarcina et al. 2001 Gattung Methylosoma et al. 2007 Gattung Methylosphaera et al. 1998 Gattung „Ca. Methylospira“ et al. 2016 Gattung Methyloterricola et al. 2017 Gattung Methylotuvimicrobium et al. 2019 Gattung „Methylovarius“ 1984 Gattung Methylovulum et al. 2011
Äußere Systematik Systematik der Ordnung Methylococcales nach der (Stand 4. September 2026):
Ordnung Methylococcales 2005 Familie Crenotrichaceae 1888 (Approved Lists 1980) mit Crenothrix polyspora Familie Methylococcaceae 1984 Familie Methylothermaceae et al. 2019 Gattung Methylohalobius et al. 2005 Gattung Methylomarinovum et al. 2014 Gattung Methylothermus et al. 2019 ohne Familienzuordnung Gattung „Ca. Methylumidiphilus“ corrig. et al. 2018 – gemäß GTDB zu Methylococcaceae
Abweichende Taxonomien:
Auch mit Stand 4. September 2026 ist die Taxonomie der Ordnung noch in Diskussion. Die Systematik der weicht von der obigen in folgenden Punkten ab:GTDB: Methylococcales. Die Gattung Methylumidiphilus gehört dort zur Familie Methylococcaceae Die Gattungen Methylomonas, Methylicorpusculum, Methylobacter, Methyloglobulus, Methylomarinum, Methylomicrobium, Methyloprofundus, Methylosarcina und Methylovulum – nach der LPSN alle den Methylococcaceae zugehörig – bilden zusammen mit Crenothrix und Methylotuvimicrobium und weiteren verwandten vorgeschlagenen Gattungen eine Familie Methylomonadaceae, die mit der GattungCrenothrix offenbar die Crenotrichaceae einschließt. Zur Ordnung Methylococcales gehört dort noch die Familie Cycloclasticaceae mit der Gattung Cycloclasticus (in der LPSN zur Familie Piscirickettsiaceae der Ordnung Beggiatoales).
Einzelnachweise LPSN: Order Methylococcales Bowman 2005. LPSN: Family Methylococcaceae Whittenbury and Krieg 1984. LPSN: Family Crenotrichaceae Hansgirg 1888 (Approved Lists 1980).
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Weblinks Methanotrophs (methanotroph.org)
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