Die Crenarchaeota (vom griechischen crenos, Ursprung oder Quelle, veraltet: Eozyten, wissenschaftlich: Eocyta) sind einzellige Lebewesen und gehören zu der Domäne der Archaea. Früher wurden die Crenarchaeota ausschließlich für Extremophile gehalten (d. h. entweder (extrem) thermophil bzw. thermoacidophil oder psychrophil), jedoch zeigten weitere Untersuchungen, dass die Crenarchaeota zu den häufigsten Archaea im Meer gehören.[1] Diese Gruppe wird als mesophile, marine Gruppe I Crenarchaeota bezeichnet.
| Crenarchaeota | ||||||
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Sulfolobus, infiziert mit dem Sulfolobus-Virus STSV1 (ICTV: Sulfolobus spindle-shaped virus 1). | ||||||
| Systematik | ||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||
| Crenarchaeota | ||||||
| George M. Garrit & John G. Holt, 2002 |
Eigenschaften
Innerhalb der Crenarchaeota findet man Organismen, die an extreme Umweltbedingungen angepasst und in Bereichen mit sehr hoher oder sehr niedriger Temperatur zu finden sind. Viele Vertreter leben im arktischen Plankton, wo sie bei Temperaturen oft unter 0 °C überleben. Diese Psychrophilen sind jedoch erst vereinzelt unter Laborbedingungen kultiviert worden (siehe auch Psychrophilie und Kryophile). Eine andere Gruppe innerhalb der Crenarchaeota lebt unter hyperthermischen Bedingungen, also bei Temperaturen von 80–110 °C, Pyrolobus fumarii lebt sogar bei 113 °C und überlebt auch einstündiges Autoklavieren. Viele der Crenarchaeota wie z. B. Sulfolobus acidocaldarius tolerieren auch hohe Säurekonzentrationen (pH-Werte von 1–2) und sind damit thermoacidophil.
Einer der bestcharakterisierten Organismen der Crenarchaeota ist Sulfolobus solfataricus. Ursprünglich wurde dieser Organismus aus schwefelhaltigen heißen Quellen in Italien isoliert und wächst bei 80 °C und einem pH Wert von 2–4.[2]
Da in ihrem Lebensraum oft kein organisches Substrat vorhanden ist, leben viele von der Fixierung von Schwefel, Kohlenstoffdioxid oder Wasserstoff. Andere können jedoch auch organisches Material verstoffwechseln. Bei der Kohlenstoffdioxidassimilation verwenden sie entweder den 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyratzyklus (z. B. Sulfolobus) oder den Dicarboxylat/4-Hydroxybutyratzyklus (z. B. Desulfurococcales oder Thermoproteales).[3]
Die Vertreter der Crenarchaeota dienen den zwei Virusfamilien der Ligamenvirales als Wirt, den Rudiviridae und Lipothrixviridae.
Systematik
Innere Systematik
- Klasse Thermoprotei Reysenbach 2002
- Ordnung „Caldisphaerales“
- Familie „Caldisphaeraceae“
- Ordnung Cenarchaeales
- Familie „Cenarchaeaceae“
- Ordnung Desulfurococcales
- Familie Desulfurococcaceae
- Familie Pyrodictiaceae
- Ordnung Sulfolobales
- Familie Sulfolobaceae
- Ordnung Thermoproteales
- Familie Thermoproteaceae
- Familie Thermofilaceae
- Ordnung „Caldisphaerales“
Äußere Systematik
In den letzten Jahren (Stand 2017) wurden Organismen anhand gefundener Genome nachgewiesen, die mit den Crenarchaeota verwandt sind. Zunächst wurden gefunden:
- Thaumarchaeota[4] Brochier-Armanet et al. 2008
- Aigarchaeota Nunoura et al. 2010
- Korarchaeota Barns et al 1996
Sie wurden zusammen mit den Crenarchaeota vorläufig in eine sogenannte TACK-Supergruppe eingeordnet (nach den ersten Buchstaben der Thaum-, Aig-, Cren- und Korarchaeota). Nach diesem Vorschlag wurden noch weitere Archaeen aus dem Umfeld der Crenarchaeota entdeckt:
- Geoarchaeota Kozubal et al. 2013
- Bathyarchaeota Meng et al. 2014
Auch diese wurden die TACK-Supergruppe gestellt. Für die folgenden Taxa wurde eine eigene Supergruppe Asgard vorgeschlagen:
- Lokiarchaeota Spang et al. 2015
- Thorarchaeota Seitz et al. 2016
- Odinarchaeota Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka et al 2017
- Heimdallarchaeota Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka et al 2017
Für die damals bekannten Vertreter dieser beiden Supergruppen[5] wurde als umfassende taxonomische Einheit der Name Proteoarchaeota (auch Proteoarchaea)[6] vorgeschlagen. Damit umfassen die Proteoarchaeota die gesamten Supergruppen TACK und Asgard (implizit auch deren obige neue Mitglieder).
Eozyten-Hypothese
Nach der Eozyten-Hypothese sollen die Eukaryoten (Zellen mit komplexem Aufbau und Vielzeller wie Pflanzen, Pilze und Tiere, insbesondere auch der Mensch) aus den Crenarchaeota (alter Name Eozyten) hervorgegangen sein. Neuere Versionen dieser Annahme schlugen stattdessen zunächst andere Vertreter von TACK vor. Seit der Entdeckung von Vertretern von Asgard scheinen es diese zu sein, denen die Eukaryoten am nächsten stehen, wenn sie nicht gar aus diesen hervorgegangen sind.[7] Die Vorstellungen konkretisieren die Aussage der Endosymbiontentheorie bzgl. der Herkunft der Urkaryoten, auch wenn die Verwandtschaftsbeziehungen im Detail noch diskutiert werden.
Weblinks
- microbewiki: Sulfolobus
- Traci Watson: The trickster microbes that are shaking up the tree of life, in: Nature vom 14. Mai 2019 (englisch), Trickser-Bakterien schütteln den Stammbaum des Lebens, in: Spektrum.de vom 20. Juni 2019 (deutsch)[8]
Einzelnachweise
- ↑ Brock: Biology of Microorganisms. 11. Edition. Prentice Hall, 2005, ISBN 0-13-144329-1.
- ↑ W. Zillig et al.: The Sulfolobus-„Caldariellard“ group: Taxonomy on the basis of the structure of DNA-dependent RNA polymerases. In: Arch. Microbiol. 125(3) 1980, S. 259–269, doi:10.1007/BF00446886.
- ↑ I. A. Berg et al.: Autotrophic carbon fixation in archaea. In: Nat Rev Microbiol. 8, 2010, PMID 20453874, S. 447–460, doi:10.1038/nrmicro2365.
- ↑ Céline Brochier-Armanet, Bastien Boussau, Simonetta Gribaldo, Patrick Forterre: Mesophilic crenarchaeota: Proposal for a third archaeal phylum, the Thaumarchaeota. In: Nature Reviews Microbiology. Band 6, Nr. 3, 2008, S. 245–252, doi:10.1038/nrmicro1852, PMID 18274537.
- ↑ NCBI taxonomy page on Archaea
- ↑ Petitjean, C., Deschamps, P., López-García, P., and Moreira, D.: Rooting the Domain archaea by phylogenomic analysis supports the foundation of the new kingdom proteoarchaeota. In: Genome Biol. Evol. 7. Jahrgang, 2014, S. 191–204, doi:10.1093/gbe/evu274.
- ↑ Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka et al.: Asgard archaea illuminate the origin of eukaryotic cellular complexity, in: Nature 541, S. 353–358 vom 19. Januar 2017, doi:10.1038/nature21031.
- ↑ Die Bezeichnung ‚Bakterien‘ ist nicht ganz korrekt, bei den betrachteten Mikroben handelt es sich um Archaeen oder (nach Ansicht mancher Forscher) jedenfalls von den Bakterien verschiedene Proto-Eukaryonten.