Methylomirabilis Ettwig et al., 2010
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- GENUS
Classification
- order
- Methylomirabilales
- family
- Methylomirabilaceae
- genus
- Methylomirabilis
Abstract
Candidatus Methylomirabilismanchmal verschrieben als Methylomirabilish oder Methylomirabils (LPSN) ist eine Kandidatengattung gramnegativer Bakterien, in der Klade A des vorgeschlagenen Phylums NC10.LPSN: Genus "Candidatus Methylomirabilis"NCBI: "Candidatus Methylomirabilis" Ettwig et al. 2010 (genus); graphisch: Candidatus Methylomirabilis, auf: Lifemap, NCBI Version. Dieses ist Mitglied oder Schwesterphylum der „Rokubacteria“.Natascha Menezes Bergo, Amanda Gonçalves Bendia, Juliana Correa Neiva Ferreira, Bramley J. Murton, Frederico Pereira Brandini, Vivian Helena Pellizari: Microbial Diversity of Deep-Sea Ferromanganese Crust Field in the Rio Grande Rise, Southwestern Atlantic Ocean, in: Environmental Microbiology, 16. Januar 2021, doi:10.1007/s00248-020-01670-y. Freier Preprint:
Natascha Menezes Bergo, Amanda Gonçalves Bendia, Juliana Correa Neiva Ferreira, Bramley Murton, Frederico Pereira Brandini, Vivian Helena Pellizari: Microbial Diversity of Deep-Sea Ferromanganese Crust Field in the Rio Grande Rise, Southwestern Atlantic Ocean, auf: bioRxiv, 13. Juni 2020, doi:10.1101/2020.06.13.150011
Als Ordnung der Gattung Methylomirabilis innerhalb des Phylums NC10 wurde der Name „Methylomirabilales“ vorgeschlagen,Léa Cabrol et al.: Anaerobic oxidation of methane and associated microbiome in anoxic water of Northwestern Siberian lakes, in: Science of The Total Environment, Band 736, 20. September 2020, 139588, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139588. Abschnitt 3.3 als Familie Methylomirabilaceae. Typusgattung ist Ca. M. oxygeniifera et al. 2010 syn. Ca. M. oxygeniifera corrig. et al. 2010.LPSN: Species "Candidatus Methylomirabilis oxyfera" und Species "Candidatus Methylomirabilis oxygeniifera" Diese Bakterien zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, anaerobe Methanoxidation mit Nitritreduktion in anoxischen Umgebungen zu koppeln.Siehe insbes. Fig. 1. Um den Sauerstoff für die Methanoxidation zu erhalten, nutzt M. oxyfera einen intra-aeroben Weg per Reduktion von Nitrit (NO2) zu Distickstoff (N2) und Sauerstoff (O2). mini|hochkant=1.6|CLSM-Aufnahme (a) und Schemazeichnung (b) von NC10-Bakterien (Ca. M. sinica) und anderen Bakterien in der Kultur. Die NC10-Bakterien erscheinen gelb, andere Bakterien grün.(a) Gelbe Pfeile zeigen auf Mikrokolonien.(b) Die Schemazeichnung wurde auf der Grundlage des CLSM-Bildes links vorgeschlagen. Balken 20 μm. Der Stamm mit dem vorgeschlagenen Speziesnamen Ca. M. sinica bildet Mikrokolonien. Die Bakterien selbst sind offenbar Stäbchen mit einem polygonalen Querschnitt, ebenso wie Ca. M. oxyfera.
Natascha Menezes Bergo, Amanda Gonçalves Bendia, Juliana Correa Neiva Ferreira, Bramley Murton, Frederico Pereira Brandini, Vivian Helena Pellizari: Microbial Diversity of Deep-Sea Ferromanganese Crust Field in the Rio Grande Rise, Southwestern Atlantic Ocean, auf: bioRxiv, 13. Juni 2020, doi:10.1101/2020.06.13.150011
Als Ordnung der Gattung Methylomirabilis innerhalb des Phylums NC10 wurde der Name „Methylomirabilales“ vorgeschlagen,Léa Cabrol et al.: Anaerobic oxidation of methane and associated microbiome in anoxic water of Northwestern Siberian lakes, in: Science of The Total Environment, Band 736, 20. September 2020, 139588, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139588. Abschnitt 3.3 als Familie Methylomirabilaceae. Typusgattung ist Ca. M. oxygeniifera et al. 2010 syn. Ca. M. oxygeniifera corrig. et al. 2010.LPSN: Species "Candidatus Methylomirabilis oxyfera" und Species "Candidatus Methylomirabilis oxygeniifera" Diese Bakterien zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, anaerobe Methanoxidation mit Nitritreduktion in anoxischen Umgebungen zu koppeln.Siehe insbes. Fig. 1. Um den Sauerstoff für die Methanoxidation zu erhalten, nutzt M. oxyfera einen intra-aeroben Weg per Reduktion von Nitrit (NO2) zu Distickstoff (N2) und Sauerstoff (O2). mini|hochkant=1.6|CLSM-Aufnahme (a) und Schemazeichnung (b) von NC10-Bakterien (Ca. M. sinica) und anderen Bakterien in der Kultur. Die NC10-Bakterien erscheinen gelb, andere Bakterien grün.(a) Gelbe Pfeile zeigen auf Mikrokolonien.(b) Die Schemazeichnung wurde auf der Grundlage des CLSM-Bildes links vorgeschlagen. Balken 20 μm. Der Stamm mit dem vorgeschlagenen Speziesnamen Ca. M. sinica bildet Mikrokolonien. Die Bakterien selbst sind offenbar Stäbchen mit einem polygonalen Querschnitt, ebenso wie Ca. M. oxyfera.
Anreicherung
Durch den Einsatz von elektronenmikroskopischer Techniken wurden angereicherte Zellen der Typusspezies Ca. M. oxyfera mit einer spezifischen polygonalen Zellform identifiziert. Im Gegensatz zu methanotrophen Proteobakterien weisen die M. oxyfera-Zellen keine (jedenfalls unter Laborbedingungen) keine Membranen innerhalb des Zellplasmas (intrazytoplasmatische Membranen) auf. Die optimalen Wachstumsbereiche für Ca. M. oxyfera liegen zwischen pH 7–8 und 25–30 °C. Die Zellhüllen von Ca. M. oxyfera sind Gram-negativ und haben einen Durchmesser von i. a. 0,25–0,5 μm bei einer Länge von 0,8–1,1 μm.
Bakteriophagen
Bakteriophagen (Bakterienviren), die Ca. „Methylomirabilis“ (Ca. „M. oxyfera“ und eine weitere Spezies) infizieren, wurden 2016 von Lavinia Gambelli und Kollegen untersucht. Es wurden mehrere Phagen mit Kopf-Schwanz-Aufbau wie bei den Myoviren (Klasse Caudoviricetes) identifiziert, sowie ein schwanzloser Phage mit ikosaedrischem Kapsid. Bakteriophagen können auch in Bioreaktor-Anreicherungsanlagen schwerwiegende Auswirkungen auf die Bakterienpopulationen haben, was bei einer Anwendung der Mikroorganismen (z. B. in Abwasseraufbereitungsanlagen) berücksichtigt werden muss. mini|hochkant=1|Mikrotomographie und Rekonstruktion freier und intrazellulärer Phagen von Ca. „Methylomirabilis“.
mini|ohne|hochkant=1.4|TEM-Aufnahmen von Ca. „Methylomirabilis“-Zellen, infiziert (weiße Pfeile) und nicht-infiziert (schwarze Pfeile); rechte Spalte: Ausschnittsvergrößerungen.
mini|hochkant=1.3|TEM-Aufnahme von gefriergetrockneten Ca. „Methylomirabilis“-Zellen. (A) rechts: infizierte, links: nicht-infizierte Zelle. (B) Die Ausschnittsvergrößerung zeigt Details des Phagen-Kapsids.
mini|ohne|hochkant=1.4|TEM-Aufnahmen von Ca. „Methylomirabilis“-Zellen, infiziert (weiße Pfeile) und nicht-infiziert (schwarze Pfeile); rechte Spalte: Ausschnittsvergrößerungen.
mini|hochkant=1.3|TEM-Aufnahme von gefriergetrockneten Ca. „Methylomirabilis“-Zellen. (A) rechts: infizierte, links: nicht-infizierte Zelle. (B) Die Ausschnittsvergrößerung zeigt Details des Phagen-Kapsids.
Etymologie
Der Name setzt sich zusammen aus dem Präfix „methylo“ (was Bezug nimmt auf die verstoffwechselte Methylgruppe) und der Endung „mirabilis“ (lateinisch für erstaunlich, seltsam).
Methan-Oxidation
Ca. M. oxyfera hat die Fähigkeit, Stickstoffoxid in Sauerstoff und Stickstoffgas zu disproportionieren. Dieser intermediäre Sauerstoff wird dann bei der Oxidation von Methan zu Kohlendioxid verwendet.
3 CH4 + 8 NO2 + 8 H+ → 3 CO2 + 4 N2 + 10 H2O
3 CH4 + 8 NO2 + 8 H+ → 3 CO2 + 4 N2 + 10 H2O
Systematik
Zur Kandidatengattung Ca. „Methylomirabilis“ gehören nach der und dem folgende Spezies:
„Ca. M. lanthanidiphila“ et al. 2018, syn. „Ca. M. sp. lanth“ „Ca. M. Methylomirabilis limnetica“ et al. 2018, syn. „Ca. M. sp. Zug“Jon S. Graf, Magdalena J. Mayr, Hannah K. Marchant, Daniela Tienken, Philipp F. Hach, Andreas Brand, Carsten J. Schubert, Marcel M. M. Kuypers, Jana Milucka: Bloom of a denitrifying methanotroph, ‘Candidatus Methylomirabilis limnetica’, in a deep stratified lake, in: sfam environmental biology, Band 20, Nr. 7, Juli 2018, S. 2598–2614, doi:10.1111/1462-2920.14285 – im Zugersee, Schweiz „Ca. M. oxygeniifera“ corrig. et al. 2010 Typus, syn. „Ca. M. oxyfera“ et al. 2010 (orthografische Variante), veraltet: „NC10 bacterium 'Dutch sediment'“
mini|hochkant=2|CLSM-Aufnahmen von Mikrokolonien von NC10-Bakterien („Candidatus Methylomirabilis sinica“). Die NC10-Bakterien erscheinen gelb; die dichte Materie, die die Mikrokolonien umgibt, ist durch weiße Pfeile gekennzeichnet. Balken 5 μm. Nur beim NCBI sind gelistet:
„Ca. M. sinica“ et al. 2016Zhanfei He, Chaoyang Cai, Jiaqi Wang, Xinhua Xu, Ping Zheng, Mike S. M. Jetten, Baolan Hu: A novel denitrifying methanotroph of the NC10 phylum and its microcolony, in: Scientific Reports, Band 6, Nr. 32241, 1. September 2016, doi:10.1038/srep32241 – inklusive Stamm RS1 „Ca. M. sp. BIN6“ „Ca. M. sp. MW5-17“ „Ca. M. sp. RS2“ „Ca. M. sp. RS3“
„Ca. M. lanthanidiphila“ et al. 2018, syn. „Ca. M. sp. lanth“ „Ca. M. Methylomirabilis limnetica“ et al. 2018, syn. „Ca. M. sp. Zug“Jon S. Graf, Magdalena J. Mayr, Hannah K. Marchant, Daniela Tienken, Philipp F. Hach, Andreas Brand, Carsten J. Schubert, Marcel M. M. Kuypers, Jana Milucka: Bloom of a denitrifying methanotroph, ‘Candidatus Methylomirabilis limnetica’, in a deep stratified lake, in: sfam environmental biology, Band 20, Nr. 7, Juli 2018, S. 2598–2614, doi:10.1111/1462-2920.14285 – im Zugersee, Schweiz „Ca. M. oxygeniifera“ corrig. et al. 2010 Typus, syn. „Ca. M. oxyfera“ et al. 2010 (orthografische Variante), veraltet: „NC10 bacterium 'Dutch sediment'“
mini|hochkant=2|CLSM-Aufnahmen von Mikrokolonien von NC10-Bakterien („Candidatus Methylomirabilis sinica“). Die NC10-Bakterien erscheinen gelb; die dichte Materie, die die Mikrokolonien umgibt, ist durch weiße Pfeile gekennzeichnet. Balken 5 μm. Nur beim NCBI sind gelistet:
„Ca. M. sinica“ et al. 2016Zhanfei He, Chaoyang Cai, Jiaqi Wang, Xinhua Xu, Ping Zheng, Mike S. M. Jetten, Baolan Hu: A novel denitrifying methanotroph of the NC10 phylum and its microcolony, in: Scientific Reports, Band 6, Nr. 32241, 1. September 2016, doi:10.1038/srep32241 – inklusive Stamm RS1 „Ca. M. sp. BIN6“ „Ca. M. sp. MW5-17“ „Ca. M. sp. RS2“ „Ca. M. sp. RS3“
Umweltbedeutung
Ca. M. oxyfera wurde in verschiedenen Umgebungen gefunden, darunter in den Böden von Reisfeldern in China, in mehreren Fluss- und Seesedimenten, und in Abwasserschlamm in den Niederlanden. Allgemein bewohnt Ca. M. oxyfera vermutlich Umgebungen mit hohen Stickstoff- und Methankonzentrationen im Übergangsbereich von oxischen und anoxischen Zonen. Man nimmt an, dass Ca. M. oxyfera und ähnliche Organismen signifikant zu den globalen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen beitragen. Diese Organismen könnten auch eine Rolle bei der Reduzierung der Nährstoffbelastung in Süßwasser-Ökosystemen spielen, die mit Düngemitteln kontaminiert wurden.
Name
- Homonyms
- Methylomirabilis Ettwig et al., 2010
- Common names
- 10.3389/fmicb.2016.01740 in language.