Planctomyceten

Planctomycetaceae
Systematik
Domäne:	Bakterien (Bacteria)
Abteilung:	Planctobacteria
Klasse:	Planctomycea
Ordnung:	Planctomycetales
Familie:	Planctomycetaceae
Wissenschaftlicher Name der Klasse
	Planctomycea
	Cavalier-Smith 2002
Wissenschaftlicher Name der Ordnung
	Planctomycetales
	Schlesner & Stackebrandt 1987
Wissenschaftlicher Name der Familie
	Planctomycetaceae
	Schlesner & Stackebrandt 1987

Die Planctomycetes (Planctomyceten) oder Planctobacteria bilden eine gut abgrenzbare Abteilung (Divisio), auch als Phylum bezeichnet, innerhalb der Domäne der Bakterien. Man zählt die Klasse der Planctomycea (vorher: Planctomycetacia) mit der Ordnung der Planctomycetales und der Familie der Planctomycetaceae sowie die Klasse der Phycisphaerae dazu. Planctomyceten wurden in den 1970er Jahren entdeckt. Seither hat man sie fast überall in der Umwelt nachweisen können. Viele Arten leben aquatisch, sowohl im Salz- wie im Süßwasser. Einige kommen in hypersalinen (stark salzhaltigen) Gewässern vor, andere auch im Boden oder in Klärschlamm. Die wichtigsten Gattungen sind Planctomyces, Pirellula, Isosphaera und Gemmata.

Merkmale

Die Planctomyceten sind in mehrfacher Hinsicht einzigartig. Die Zellen von Planctomyces sind extrem stark kompartimentiert und besitzen oft – ähnlich wie die Eukaryoten – eine Membran, die die DNA umgibt. Die Zellen sind gestielt und zeigen einen dimorphen Lebenszyklus, der auch von Caulobacter, einer Art der Alpha-Proteobakterien, bekannt ist: Eine sessile Zelle schnürt eine Tochterzelle ab, die am entgegengesetzten Pol eine Geißel bildet. Die Schwärmerzelle ist mobil, wirft die Geißel aber nach einiger Zeit ab und bildet nun ihrerseits einen Stiel, mit dem sie sich an eine feste Oberfläche anheftet. Der Stiel von Planctomyces-Zellen ist anders aufgebaut als der von Caulobacter, beide Gattungen sind nicht verwandt.

Planktomyceten sind auch deshalb ungewöhnlich, Bis vor einigen Jahren galten Planktomyceten auch deshalb als ungewöhnlich, weil in der Zellwand kein Murein gefunden wurde. Stattdessen war nur ein proteinreicher S-Layer bekannt. Im Jahr 2015 wurde allerdings festgestellt, dass bei einigen Planctomyceten, z. B. bei der Art Gammeta obscuriglobus, auch Peptidoglycan in ihren Zellwänden vorhanden ist.[1][2]

Die Bakterien leben chemoorganotroph und sind fakultativ aerob, neben gestielten existieren auch filamentöse Formen. So ist die Art Isosphaera pallida ein filamentöses, sich gleitend fortbewegendes Bakterium, das in heißen Quellen bei Temperaturen zwischen 35 und 55 °C vorkommt.

Ökologie

Einige Planctomyceten bilden Assoziationen mit Tieren, wie z. B. Insekten. Einige nicht näher identifizierte Planctomyceten wurden mit Hilfe von 16S-rRNA-Analysen in Verdauungstrakten der Termiten Cubitermes ugandensis und Cubitermes orthognathus gefunden.[3][4] Ein Planktomycet vermutlich der Gattung Pirellula wurde in dem Wasserfloh Daphnia pulex gefunden. Eine weitere Art wurde aus der Garnele Penaeus monodon isoliert. Auch in den Schwämmen Aplysina cavernicola und Aplysina aerophoba wurden Planctomyceten nachgewiesen.

In welcher Verbindung die Bakterien mit den Wirten stehen (Symbiose oder Parasitismus) und welche Funktion sie im Verdauungstrakt ausführen, ist noch unklar.

Des Weiteren konnten Planctomyceten auf der Oberfläche einer Vielzahl von Makroalgen nachgewiesen werden. Als Teil des Biofilms nutzen sie von den Algen produzierte Moleküle als Nährstoffe. Einige Taxa der Planctomyceten wurden bisher in keinem anderen Habitat beobachtet. Häufig stellen sie nur einen geringen Anteil des Mikrobioms, auf der Braunalge Laminaria hyperborea jedoch nehmen sie einen Anteil von bis zu 53 % ein.[5]

Systematik

Analysen von 16S rRNA Gensequenzen und weitere Untersuchungen haben eine enge Verwandtschaft der Planctomycetes und den Abteilungen der Verrucomicrobia und Chlamydiae gezeigt. Aufgrund dessen bilden sie zusammen den sogenannten PVC-Superphylum.[6]

Gattungen:

Blastopirellula Schlesner et al. 2004
Gemmata Franzmann & Skerman 1985
Isosphaera Giovannoni et al. 1995
Pirellula Schlesner & Hirsch 1987
Planctomyces Gimesi 1924
Rhodopirellula Schlesner et al. 2004
Candidatus Jettenia
Candidatus Scalindua

Quellen

Wiegand S, Jogler M, Jogler C: On the maverick Planctomycetes In: FEMS Microbiology Reviews, Band 42, Ausgabe 6, S. 739–760, November 2018 doi:10.1093/femsre/fuy029
Boedeker C, Schüler M, Reintjes G, Jeske O, van Teeseling MC, Jogler M, Rast P, Borchert D, Devos DP, Kucklick M, Schaffer M, Kolter R, van Niftrik L, Engelmann S, Amann R, Rohde M, Engelhardt H und Jogler C: Determining the bacterial cell biology of Planctomycetes In: Nature Communications Band 8, Ausgabe 1, S. 14853, April 2017 doi:10.1038/ncomms14853
Dirk Schmitt-Wagner, Michael W. Friedrich, Bianca Wagner, und Andreas Brune: Phylogenetic Diversity, Abundance, and Axial Distribution of Bacteria in the Intestinal Tract of Two Soil-Feeding Termites (Cubitermes spp.) In: Applied and Environmental Microbiology Bd. 69, Nr. 10, Oktober 2003, S. 6007–6017 Online.
Andreas Brune: Symbiotic Associations Between Termites and Prokaryotes In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.) The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. Volume 1: Symbiotic Associations, Biotechnology, Applied Microbiology ISBN 0387254765.
Olga M. Lage, Joana Bondoso: Planctomycetes and macroalgae, a striking association. In: Frontiers in Microbiology. 5, 2014, doi:10.3389/fmicb.2014.00267.
R. S. Gupta, V. Bhandari, H. S. Naushad: Molecular Signatures for the PVC Clade (Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae, and Lentisphaerae) of Bacteria Provide Insights into Their Evolutionary Relationships. In: Frontiers in microbiology. Band 3, 2012, ISSN 1664-302X, S. 327, doi:10.3389/fmicb.2012.00327, PMID 23060863, PMC 3444138 (freier Volltext).

Literatur

Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock - Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1
John A. Fuerst, Heather G. Gwilliam, Margaret Lindsay, Agnieszka Lichanska, Craig Belcher, Joan E. Vickers und Philip Hugenholtz: Isolation and Molecular Identification of Planctomycete Bacteria from Postlarvae of the Giant Tiger Prawn, Penaeus monodon In: Applied and Environmental Microbiology Bd. 63, Nr. 1, Januar 1997, S. 254–262, PMC 168317 (freier Volltext)
Naomi Ward, James T. Staley, John A. Fuerst, Stephen Giovannoni, Heinz Schlesner und Erko Stackebrandt: The Order Planctomycetales, including the Genera Planctomyces, Pirellula, Gemmata and Isosphaera and the Candidatus Genera Brocadia, Kuenenia and Scalindua. In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.) The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. Volume 7: Proteobacteria: Delta and Epsilon Subclasses. Deeply Rooting Bacteria.3. Auflage. Springer, New York 2007, ISBN 978-0-387-25497-5.

Weblinks

J.P. Euzéby: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature - Family Planctomycetaceae

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[1] Wiegand S, Jogler M, Jogler C: On the maverick Planctomycetes In: FEMS Microbiology Reviews, Band 42, Ausgabe 6, S. 739–760, November 2018 doi:10.1093/femsre/fuy029

[2] Boedeker C, Schüler M, Reintjes G, Jeske O, van Teeseling MC, Jogler M, Rast P, Borchert D, Devos DP, Kucklick M, Schaffer M, Kolter R, van Niftrik L, Engelmann S, Amann R, Rohde M, Engelhardt H und Jogler C: Determining the bacterial cell biology of Planctomycetes In: Nature Communications Band 8, Ausgabe 1, S. 14853, April 2017 doi:10.1038/ncomms14853

[3] Dirk Schmitt-Wagner, Michael W. Friedrich, Bianca Wagner, und Andreas Brune: Phylogenetic Diversity, Abundance, and Axial Distribution of Bacteria in the Intestinal Tract of Two Soil-Feeding Termites (Cubitermes spp.) In: Applied and Environmental Microbiology Bd. 69, Nr. 10, Oktober 2003, S. 6007–6017 Online.

[4] Andreas Brune: Symbiotic Associations Between Termites and Prokaryotes In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.) The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. Volume 1: Symbiotic Associations, Biotechnology, Applied Microbiology ISBN 0387254765.

[5] Olga M. Lage, Joana Bondoso: Planctomycetes and macroalgae, a striking association. In: Frontiers in Microbiology. 5, 2014, doi:10.3389/fmicb.2014.00267.

[6] R. S. Gupta, V. Bhandari, H. S. Naushad: Molecular Signatures for the PVC Clade (Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae, and Lentisphaerae) of Bacteria Provide Insights into Their Evolutionary Relationships. In: Frontiers in microbiology. Band 3, 2012, ISSN 1664-302X, S. 327, doi:10.3389/fmicb.2012.00327, PMID 23060863, PMC 3444138 (freier Volltext).