Methanosarcinales

Methanosarcinales i​st eine Ordnung v​on Archaeen i​n der Klasse Methanomicrobia.[1][2][3][4]

Thermoplasmatales

Methanosarcina barkeri Stamm Fusaro

Systematik
Domäne: Archaeen (Archaea)
Abteilung: Euryarchaeota
ohne Rang: Stenosarchaea-Gruppe
Klasse: Methanomicrobia
Ordnung: Thermoplasmatales
Wissenschaftlicher Name
Thermoplasmatales
Boone et al. 2002

In der Domäne der Archaeen gibt es eine Reihe von Methanogenen (Methan produ­zierenden Mikroben). Die Gensequenzen der 16S-Untereinheit ihrer ribosomalen RNA deuten darauf hin, dass sie eine phylogenetisch eigenständige Gruppe innerhalb des Phylums (Abteilung) der Euryarchaeota bilden. Die Ordnung Methanosarcinales ist eine von etwa acht Ordnungen unter den Methanogenen dieses Phylums. Sie bildet zusammen mit zwei weiteren Ordnungen der Methanbildner, Methanocellales und Methanomicrobiales, die Klasse der Methanomicrobia (oder „Klasse-II-Methanogene“).[1][2][3]

Morphologie

Die Mitglieder der Ordnung Methanosarcinales sind kokkoid (kokkenförmig, d. h. annähernd kugelförmig) oder umhüllte Stäbchen (bazillenförmig); sie kommen auch in Quasi-Bündeln („pseudosarcin“) vor. Die meisten Vertreter haben eine Protein-Zellwand, der Peptidoglykan und Pseudomurein fehlen.[5]

Vorkommen

Die Vertreter der Methanosarcinales sind in anaeroben Umgebungen weit verbreitet (kosmopolitisch). Man findet sie im Süßwasser, in Meeresumgebungen, auch in extrem halophilen (salzreichen) Sedimenten sowie in anaeroben Faul- und Gärbehältern (etwa von Klärschlamm, en. laboratory digestors) und im Magen-Darm-Trakt von Tieren. Mit Hilfe molekularer Techniken (wie im Magen-Darm-Trakt) wurden Methanosarcinales auch in tiefen terrestrischen Untergrundumgebungen wie in den Goldminen Südafrikas nachgewiesen.[5]

Stoffwechsel

Die Methanosarcinales sind strikt anaerob und leben, indem sie Methan produzieren. Einige Arten verwenden Acetat als Substrat, andere nutzen Methylverbindungen, wie Methylsulfate[6] und Methylamine.[5] Diese Mikroben katalysieren den letzten Schritt des Abbaus organischer Stoffe in anoxischen (sauerstofffreien) Umgebungen, in denen Licht und terminale Elektronenakzeptoren (außer CO2) begrenzt sind.[5]

Ökologie

In Meeressedimenten werden große Mengen an Methan produziert, oft aber bereits wieder verbraucht, bevor sie mit aeroben (Sauerstoff führenden) Gewässern oder der Atmosphäre in Kontakt kommen.[7] Auch wenn (mit Stand 1999) noch kein Organismus isoliert wurde, der Methan anaerob verbrauchen kann, deuten biogeochemische Hinweise darauf hin, dass es einen Gesamtprozess gibt, der eine Elektronenübertragung von Methan auf Sulfat beinhaltet und offenbar von mehreren Organismen in einer (symbiotischen) Gemeinschaft vermittelt wird, zu der neben einem Methanbildner (Methanogen) auch ein Sulfatreduzierer gehört; und dass diese ein noch unbekanntes Zwischensubstrat austauschen.[7]

Ursprünglich dachte man, d​ass die Umwandlung v​on Erdöl (lineare u​nd zyklische Alkane, Alkene u​nd ähnliche Kohlenwasserstoffe) i​n Erdgas (Methan) n​ur durch solche symbiotischen Gemeinschaften erfolgen k​ann (wie beispielsweise m​it Methanophagales o​der Methanosarcinales d​es ANME-2c-Clusters (etwa Gattung Ca. Syntrophoarchaeum), d​es GoM-Arc1-Clusters s​owie Ca. Argoarchaeum), inzwischen h​aben sich a​ber mit d​er neu gefundenen Klasse Methanoliparia Archaeen gefunden, d​ie das alleine z​u Wege bringen.[8][9][10][11]

Etymologie

Die Vorsilbe Methano- verweist auf die Produktion von Methan, die Nachsilbe -sarcina leitet sich ab von lateinisch sarcina, deutsch ‚Paket, Bündel‘, englisch package, bundle. Methanosarcina bedeutet also „methanproduziernedes Bündel(chen)“.[1]

Systematik

Der folgende Liste d​er Mitglieder liegen a​ls Quellen zugrunde (Stand 21. Januar 2022):

Ordnung Methanosarcinales Boone et al. 2002 (L,N,W),
Synonyme: Methanotrichales Akinyemi et al. 2021 (L) u​nd Halomebacteria Cavalier-Smith 2002 (N)

  • Familie Candidatus Methanoperedenaceae Haroon et al. 2013 (N)
    • Gattung Candidatus Methanoperedens Haroon et al. 2013 (N)
      • Spezies Candidatus Methanoperedens nitroreducens Haroon et al. 2013 (N)
      • Spezies Candidatus Methanoperedenaceae archaeon GB37 (N)
      • Spezies Candidatus Methanoperedenaceae archaeon GB50 (N)
      • Spezies Candidatus Methanoperedenaceae archaeon HGW-Methanoperedenaceae-1 (N)
  • Familie Methanosaetaceae Boone et al. 2002 (L,W)
    • Gattung Methanothrix Huser et al. 1983,
      Synonym: Methanosaeta Patel & Sprott 1990 — Typgattung (L,W)
      • Spezies Methanothrix harundinacea (Ma et al. 2006) Akinyemi et al. 2021 (L,W?)
      • Spezies Candidatus Methanothrix paradoxa corrig. Angle et al. 2017 (L?),
        Schreibvariante: Ca. M. paradoxum Angle et al. 2017 (L?)
      • Spezies Methanothrix soehngenii Huser et al. 1983 (L)
      • Spezies Methanothrix thermoacetophila corrig. Nozhevnikova & Chudina 1988,
        Schreibvariante: M. thermoacetophilia Nozhevnikova & Chudina 1988,
        Synonym M. thermophila Kamagata et al. 1992 (L)
  • Familie Methanosarcinaceae Balch & Wolfe 1981 (L,W) bzw. Balch & Wolfe 1981 emend. Sowers et al.1984 (N)
    • Gattung Halomethanococcus Yu & Kawamura 1988 (L)
      • Spezies Halomethanococcus doii Yu & Kawamura 1988 (L)
    • Gattung Methanimicrococcus corrig. Sprenger et al. 2000 (L,N),
      Schreibvariante: Methanomicrococcus Sprenger et al. 2000 (L,N)
      • Spezies Methanimicrococcus blatticola corrig. Sprenger et al. 2000 (L,N)
    • Gattung Methanococcoides Sowers & Ferry 1985 (L,W) bzw. Sowers & Ferry 1985 emend. L'Haridon et al. 2014 (N)
      • Spezies Methanococcoides alaskense Singh, Kendall, Liu & Boone, 2005 (L,N,W)
      • Spezies Methanococcoides burtonii Franzmann et al. 1993 (L,N)
      • Spezies Methanococcoides euhalobius Obraztsovan et al. 1987 (L?)
      • Spezies Methanococcoides methylutens Sowers & Ferry, 1983 (L,N,W)
      • Spezies Methanococcoides seepicolus L. Li et al. 2021 (L?,N),
        mit M. sp. LLY (N)
      • Spezies Methanococcoides vulcani L'Haridon et al. 20141 (L,N),
        mit M. sp. SLH33 (N)
Mögliche Mitglieder der Gattung mit vorläufigen Bezeichnungen: (N)…
  • Spezies Methanococcoides sp. AM1
  • Spezies Methanococcoides sp. DM1
  • Spezies Methanococcoides sp. EBM-47
  • Spezies Methanococcoides sp. LMO-1
  • Spezies Methanococcoides sp. MO-MCD
  • Spezies Methanococcoides sp. NaT1
  • Spezies Methanococcoides sp. NM1
  • Spezies Methanococcoides sp. PM1
  • Spezies Methanococcoides sp. PM2
  • Spezies Methanococcoides sp. SA1
  • Spezies Methanococcoides sp. SBAK-TMA-1
  • Gattung Methanohalobium Zhilina & Zavarzin 1988 (L,N,W)
    • Spezies Methanohalobium evestigatum Zhilina & Zavarzin 1988 (L,N,W),
      Schreibvariante: M. evestigatus Zhilina & Zavarzin 1988 (L,N)
  • Gattung Methanohalophilus Paterek & Smith 1988 (L,N),
    Schreibvariante: Methanihalophilus (N);
    früher Halomethanococcus Paterek & Smith 1985 (das meint nicht Halomethanococcus Yu & Kawamura 1987, s. o.) (N)
    • Spezies Methanohalophilus euhalobius Davidova et al. 1997 (N),
      früher Methanococcoides euhalobius Obraztsova et al. 1987 (N)
    • Spezies Methanohalophilus halophilus (Zhilina 1984) Wilharm et al. 1991 (N),
      früher Methanococcus halophilus Zhilina 1984 (N)
    • Spezies Methanohalophilus levihalophilus Katayamam et al. 2014 (N),
      mit M. sp. GTA13
    • Spezies Methanohalophilus mahii Paterek & Smith 1988 (N),
      früher Halomethanococcus mahi Paterek & Smith 1985 (N)
    • Spezies Methanohalophilus portucalensis Boone et al. 1993 (N)
    • Spezies Methanohalophilus profundi L'Haridon et al. 20203 (N),
      mit M. sp. SLHTYRO (N)
Mögliche Mitglieder der Gattung mit vorläufigen Bezeichnungen: (N)…
  • Spezies Methanohalophilus sp. 2-GBenrich
  • Spezies Methanohalophilus sp. DAL1
  • Spezies Methanohalophilus sp. L21-TMA-AB
  • Spezies Methanohalophilus sp. RET-1
  • Spezies Methanohalophilus sp. RSK
  • Spezies Methanohalophilus sp. SF-1
  • Spezies Methanohalophilus sp. SF-2
  • Spezies Methanohalophilus sp. SLHTHETIS
  • Spezies Methanohalophilus sp. strain Cas-1
  • Spezies Methanohalophilus sp. strain HCM6
  • Spezies Methanohalophilus sp. strain Ref-1
  • Spezies Methanohalophilus sp. strain SF-1
  • Spezies Methanohalophilus sp. T2/21.5
  • Spezies Methanohalophilus sp. T3/30.5
  • Spezies Methanohalophilus sp. T328-1
  • Spezies Methanohalophilus sp. TA21
  • Spezies Methanohalophilus sp. WG1-DM
  • Spezies Methanohalophilus sp. Z-7302
  • Spezies Methanohalophilus sp. Z-7404
  • Gattung Methanolobus König & Stetter 1983 (L,N,W)
    • Spezies Methanolobus bombayensis Kadam, Ranade, Mandelco & Boone, 1994 (L,N,W)
    • Spezies Methanolobus chelungpuianus Wu & Lai 2015 (L,N),
      mit M. sp. St545Mb (N)
    • Spezies Methanolobus halotolerans Shen et al. 2020 (L,N),
      mit M. sp. SY-01 (N)
    • Spezies Methanolobus oregonensis (Liu et al. 1990) Boone 20025 (L,N),
      früher Methanohalophilus oregonensis corrig. Liu et al. 1990 (L,N)
    • Spezies Methanolobus profundi Mochimaru et al. 2009 (N),
      mit M. sp. MobM (N)
    • Spezies Methanolobus psychrophilusi Zhang et al. 2008 (L?,N)
    • Spezies Methanolobus psychrotolerans Chen et al. 2018 (L,N),
      mit M. sp. YSF-03 (N)
    • Spezies Methanolobus siciliae Stetter & Koning, 1989 (W) – verschoben zu Methanosarcina siciliae (Stetter & König 1989) Ni et al. 1994 (L)
    • Spezies Methanolobus taylorii Oremland & Boone, 1994 (L,N,W)
    • Spezies Methanolobus tindarius Konig & Stetter 1983 (L,N)
    • Spezies Methanolobus vulcani Stetter et al. 1989 (L) bzw. Stetter et al. 1989 emend. Kadam & Boone 1995 (N)
    • Spezies Methanolobus zinderi Doerfert et al. 2009 (L,N),
      mit M. sp. SD1 (N)
Mögliche Mitglieder der Gattung mit vorläufigen Bezeichnungen: (N)…
  • Spezies Methanolobus sp. 17PMc2
  • Spezies Methanolobus sp. AME1
  • Spezies Methanolobus sp. AME4
  • Spezies Methanolobus sp. HiM
  • Spezies Methanolobus sp. M23
  • Spezies Methanolobus sp. T82-4
  • Spezies Methanolobus sp. UBA118
  • Spezies Methanolobus sp. UBA32
  • Spezies Methanolobus sp. UBA474
  • Gattung Methanomethylovorans Lomans et al. 2004 (L,N)
    • Spezies Methanomethylovorans hollandica Lomans et al. 2004 (L,N),
      mit M. sp. ZB (N)
    • Spezies Methanomethylovorans thermophila Jiang et al. 2005 (L,N)
    • Spezies Methanomethylovorans uponensis Cha et al. 2014 (L,N),
      mit M. sp. EK1 (N)
    • Spezies Methanomethylovorans victoriae (N)
Mögliche Mitglieder der Gattung mit vorläufigen Bezeichnungen: (N)…
  • Spezies Methanomethylovorans sp. LFP3.1
  • Spezies Methanomethylovorans sp. mMPA
  • Spezies Methanomethylovorans sp. PtaU1.Bin073
  • Spezies Methanomethylovorans sp. PtaU1.Bin093
  • Spezies Methanomethylovorans sp. Z1
  • Gattung Methanosalsum Boone & Baker 2002 (L,N)
    • Spezies Methanosalsum natronophilum Sorokin et al. 2015 (L,N),
      mit M. sp. AME2 (N), Methanosalsum sp. AME6 (N), Methanosalsum sp. AME9 (N)
    • Spezies Methanosalsum zhilinae (Mathrani et al. 1988) Boone & Baker 2002 (L,N),
      früher Methanohalophilus zhilinae Mathrani et al. 1988 (N)
    • Spezies Methanosalsum sp. GRAU-6 (N)
  • Gattung Methanosarcina Kluyver & van Niel 1936 (L) bzw. Kluyver & van Niel 1936 emend. Barker 1956 (W) bzw. Kluyver & van Niel 1936 emend. Barker 1956 emend. Ni et al. 1994, nom. approb (N) — Typusgattung (L)
  • Familie Methermicoccaceae Cheng et al. 2007 (L,N)
    • Gattung Methermicoccus Cheng et al. 2007 (L,N) — Typegattung (L)
      • Spezies Methermicoccus shengliensis Cheng et al. 2007 (L,N),
        mit Methanosarcinaceae archaeon ZC-1 (N) alias Methanogenic archaeon ZC-1(N)

  • Klade ANME-2-Cluster (en. ANME-2 cluster, Anaerobic Methanotrophs group 2)[8] (N)
    • Gattung Candidatus Syntrophoarchaeum Laso-Perez et al. 2016[10] (N)
      • Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum butanivorans Laso-Perez et al. 2016 (N),
        mit Euryarchaeota archaeon BOX1 (N)
      • Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum caldarius Laso-Perez et al. 2016 (N),
        mit Euryarchaeota archaeon BOX2 (N)
    • Arten ohne Gattungszuweisung (trotz ihres Namens!)
      • Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum sp. GoM_oil[10] (N)
      • Spezies Candidatus Syntrophoarchaeum sp. WYZ-LMO15 X. Feng, Y. Wang,Y. et al. (N)

  • Klade GOM-Arc-I-Cluster mit Schreibvariante GoM-Arc1-Cluster (en. GOM Arc I cluster, GoM Arc1 cluster, Gulf of Mexico Archaea group 1)[8] (N)
    • Gattung Candidatus Ethanoperedens C.J. Hahn et al. 2020 (L,N)
      • Spezies Candidatus Ethanoperedens thermophilum Hahn et al. 2020 (L,N)
  • Arten ohne Gattungszuweisung
    • Spezies Methanosarcinales archaeon ex4484_138 (N)
    • Spezies Methanosarcinales archaeon ex4572_44 (N)

  • Mitglieder ohne Familien oder Cluster-Zuweisung
    • Gattung Candidatus Argarchaeum corrig. Chen et al. 2019 (L),
      Schreibvariante: Ca. Argoarchaeum Chen et al. 2019[9][10] (L,N)
      • Spezies Candidatus Argarchaeum ethanivorans corrig. Chen et al. 2019 (L),
        Schreibvariante: Ca. Argoarchaeum ethanivorans Chen et al. 2019 (L,N)
●  Mögliche Mitglieder sowohl ohne Gattungszuweisung als auch ohne Familien- oder Cluster-Zuweisung…
  • Spezies Methanosarcinales archaeon ANME-1 ERB6 (N) – zur Ordnung Methanophagales alias ANME-1-Custer?[12]
  • Spezies Methanosarcinales archaeon ANME-1 ERB7 (N) – zur Ordnung Methanophagales alias ANME-1-Custer?[12]
  • Spezies Methanosarcinales archaeon ANME-2c ERB4 (N) – zum ANME-2-Cluster?[8]
  • Spezies Methanosarcinales archaeon Met12 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archaeon Methan_01 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archaeon Methan_02 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archaeon Methan_03 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archaeon Methan_04 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archaeon UBA203 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archaeon UBA261 (N)
  • Spezies Methanosarcinales archeaon 56_1174 (N)

Literatur

Journale

Bücher
  • David R. Boone, William B. Whitman, Yosuke Koga: Order III. Methanosarcinales ord. nov. In: D. R. Boone, R. W. Castenholz (Hrsg.): Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria, 2. Auflage, Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, S. 169
  • William D. Grant, Masahiro Kamekura, Terry J. McGenity, Antonio Ventosa: Class III. Halobacteria class. nov. In: D. R. Boone, R. W. Castenholz (Hrsg.): Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria, 2. Auflage, Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, S. 169
  • George M. Garrity Garrity, Julia A. Bel, Timothy G. Lilburn et al.: Ausgabe 5.0, 6. März 2007. Release 7.7, Name for Life: doi:10.1601/tx.0.

Einzelnachweise
  1. LPSN: Order Methanosarcinales Boone et al. 2002
  2. NCBI: Methanosarcinales, Details: Methanosarcinales Boone et al. 2002 (order, homotypic synonym: "Halomebacteria" Cavalier-Smith 1986); graphisch: Methanosarcinales, auf: Lifemap NCBI Version.
    Datenquelle: NCBI taxonomy resources. National Center for Biotechnology Information. Abgerufen am 19. März 2007.
  3. WoRMS: Methanosarcinales
  4. OneZoom: Methanosarcinales
  5. Melissa M. Kendall, David R. Boone; Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.): 12. In: The Prokaryotes, Band 3. Springer Science & Business Media, 10. Oktober 2006, ISBN 0-387-25493-5, S. 244, doi:10.1007/0-387-30743-5_12. Epub 17. Januar 2017. S. 244
  6. Methyl sulfate(1-), auf: PubChem.
  7. John M. Hayes, Kai-Uwe Hinrichs, Sean P. Sylva, Peter G. Brewer, Edward F. DeLong: Methane-consuming archaebacteria in marine sediments. In: Nature. 398, Nr. 6730, 1999, S. 802–805. bibcode:1999Natur.398..802H. doi:10.1038/19751. PMID 10235261.
  8. Guillaume Borrel, Panagiotis S. Adam, Luke J. McKay, Lin-Xing Chen, Jillian F. Banfield, Simonetta Gribaldo, et al.: Wide diversity of methane and short-chain alkane metabolisms in uncultured archaea. In: Nature Microbiology. Band 4, Nr. 4, April 2019, ISSN 2058-5276, S. 603–613, doi:10.1038/s41564-019-0363-3, PMID 30833729, PMC 6453112 (freier Volltext) – (Epub 4. März 2019).
  9. Wissenslücke beim Ethan-Abbau geschlossen: UFZ-Forscher entdecken einzelligen Organismus, der am Meeresboden Ethan oxidiert, Pressemitteilung des Helmholtz Zentrums für Umweltforschung (UFZ) vom 28. März 2019 über Ca. Argoarchaeum ethanivorans.
  10. Rafael Laso-Pérez, Cedric Hahn, Daan M. van Vliet, Halina E. Tegetmeyer, Florence Schubotz, Nadine T. Smit, Thomas Pape, Heiko Sahling, Gerhard Bohrmann, Antje Boetius, Katrin Knittel, Gunter Wegener: Anaerobic Degradation of Non-Methane Alkanes by “Candidatus Methanoliparia” in Hydrocarbon Seeps of the Gulf of Mexico. In: mBio. Band 10, Nr. 4, 20. August 2019, S. e01814–19, doi:10.1128/mBio.01814-19, PMID 31431553 (pure.mpg.de [PDF]). Dazu:
    Al­les in ei­ner Zel­le: Die Mi­kro­be, die Öl in Gas um­wan­delt. Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie Bremen vom 20. August 2019.
  11. Zhuo Zhou, Cui-jing Zhang, Peng-fei Liu, Lin Fu, Rafael Laso-Pérez, Lu Yang, Li-ping Bai, Jiang Li, Min Yang, Jun-zhang Lin, Wei-dong Wang, Gunter Wegener, Meng Li, Lei Cheng: Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species. In: Nature. Band 601, Nr. 7892, 2022, S. 257–262, doi:10.1038/s41586-021-04235-2 (Epub 22. Dezember 2021). Dazu:
    Vom Ölfeld ins La­bor: Wie eine be­son­de­re Mi­kro­be Erd­öl in Gase zer­legt, auf marum.de (Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten der Universität Bremen) vom 22. Dezember 2021.
    Vom Ölfeld ins Labor: Wie eine besondere Mikrobe Erdöl in Gase zerlegt. EurekAlert! vom 22. Dezember 2021,
    From the oilfield to the lab: How a special microbe turns oil into gases. EurekAlert! vom 22. Dezember 2021 (englisch).
    From the oil­field to the lab: How a spe­cial mi­crobe turns oil into gases. Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie Bremen vom 22. Dezember 2021 (englisch).
    Scientists Have Cultivated a “Miracle Microbe” That Converts Oil Into Methane. Auf SciTechDaily vom 23. Dezember 2021. Quelle: Max Planck Institute for Marine Microbiology (englisch).
  12. NCBI: Methanophagales, Details: Methanophagales Adam et al. 2017 (order, vernacular name: ANME-1 cluster); graphisch: Methanophagales, auf: Lifemap NCBI Version.
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