Caulobacteraceae

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Die Caulobacteraceae sind eine Familie innerhalb der Alphaproteobacteria. Alle Vertreter sind aerob, benötigen also freien Sauerstoff für den Stoffwechsel und sind chemoorganotroph. Sie kommen in oligotrophen Gewässern vor.

Dimorpher Lebenszyklus

Datei:CaulobacterOverview.png

Schwärmerzelle (oben) und sessile Zelle von Caulobacter

Die Zellen einiger Arten der Gattungen Asticcacaulis, Caulobacter und Brevundimonas besitzen Prostheken (Prosthecae), hierbei handelt es sich um Ausstülpungen der Zelle, bestehend aus der Zellwand außen und Zellmembran-umhülltem Zytoplasma innen.

Außer bei der Gattung Asticcacaulis dienen die Prostheken als Stiele, mit deren Hilfe sich die Bakterien an ein Substrat anheften können. Hierbei findet man eine Besonderheit bei der Zellteilung, welche bei Caulobacter besonders intensiv untersucht wurde: Eine bestielte Zelle bildet durch Querteilung eine längliche Tochterzelle ohne Stiel. Diese dem Stiel gegenüber befindliche Tochterzelle bildet eine Flagelle am freien Ende aus, wodurch sie sich nach der Zellteilung und Abtrennung von der Mutterzelle frei schwimmend bewegen kann. Daher spricht man auch von Schwärmerzellen. Die Schwärmerzelle bleibt eine Zeit lang aktiv beweglich, bis sie ihrerseits wieder einen Stiel ausbildet und sich an ein Substrat anheftet, also sessil wird. Dieser dimorphe Lebenszyklus tritt auch bei der Gattung Planctomyces auf.

Der ökologische Vorteil dieses Dimorphismus liegt darin, dass einerseits die Bakterien sessil leben können und somit in einem fließenden Medium ständig Nährstoffe herangeführt und Stoffwechselprodukte abgeführt werden, dass aber andererseits durch die Schwärmer eine Verbreitung möglich ist.

Die Zellen der Gattungen Asticcacaulis besitzen ebenfalls Prostheken, allerdings haften die Zellen nicht mit den Fortsätzen an dem Untergrund. Das Haftorgan befindet sich bei dieser Gattung direkt am Pol der Zelle.<ref name="Drews" /> Die Art Asticcacaulis biprosthecum besitzt zwei Prostheken.

Die Prostheken können auch der Nahrungsaufnahme dienen, indem sie die Zelloberfläche vergrößern. Ein großes Oberflächen-Volumen-Bakterien verbessert die Fähigkeit zu der Aufnahme von Nährstoffen und der Abgabe von Stoffwechselendprodukten die nicht mehr genutzt werden.<ref name="Brock" />

Kurzbeschreibung einiger Gattungen

Die Vertreter sind streng respiratorisch und auf Sauerstoff angewiesen (aerob), O₂ dient als einziger terminaler Elektronen Akzeptor für das Wachstum.<ref name="Garrity" /> Bei den Gattungen Caulobacter, Asticcacaulis und Brevundimonas wurde im Labor bei Anwesenheit von Glucose der Entner-Doudoroff-Weg im Stoffwechsel zur Energiegewinnung nachgewiesen.

Caulobacter: Mehr oder weniger stäbchenförmige, bestielte Zellen mit einer Größe im Bereich von 0,4 – 0,6 × 1 – 2 µm.
Asticcacaulis: Die Zellen sind stäbchenförmig und besitzen Prostheken. Diese sind nicht mit dem Grund verbunden, die Zellen haften vielmehr mit den Polen durch Ausscheidung einer Haftsubstanz am Substrat. Die Zellgröße liegt innerhalb von 0,5 – 0,7 × 1 – 3 µm.
Brevundimonas: Einige Arten sind ebenfalls bestielt. Die Zellen sind ca. 0,4 – 0,5 × 1 – 2 µm groß und stäbchenförmig.
Phenylobacterium: Die Zellen sind stäbchenförmig oder kokkoid. Die Zellengröße liegt im Bereich von 0,7 – 1,0 × 1,0 – 2,0 µm. Flagellen oder Geißeln sind nicht vorhanden, die Zellen sind nicht beweglich.

Systematik

Die Familie Caulobacteraceae<ref name="Caulobacterales" /> zählt zu der Ordnung Caulobacterales. Caulobacterales ist die Typusordnung der Alphaproteobacteria.<ref name="Garrity" /> Mit wenigen Ausnahmen beschreiben die Caulobacterales eine phylogenetisch klar abgegrenzte Linie. Die Typusgattung, sowohl der Ordnung Caulobacterales als auch der Familie Caulobacteraceae, ist Caulobacter und wurde bereits 1935 mit der Typusart Caulobacter vibriodes beschrieben.<ref name="Caulobacterales" /> Zu der Ordnung zählen außer den Caulobacteraceae noch die Familien Maricaulaceae und Hyphomonadaceae.

Einige Gattungen und Arten dieser Familie (Stand Oktober 2022):<ref>J. P. Euzéby: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. (Caulobacteraceae)</ref>

Aquidulcibacter <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Cai et al. 2018{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. paucihalophilus <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Cai et al. 2018{{#if:| {{{5}}}|}}
Asticcacaulis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Poindexter 1964{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. benevestitus <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Vasilyeva et al. 2006{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. biprosthecium <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Pate et al. 1973{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. endophyticus <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Zhu et al. 2014{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. excentricus <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Poindexter 1964{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. solisilvae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Kim et al. 2013{{#if:| {{{5}}}|}}
- A. taihuensis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Liu et al. 2005{{#if:| {{{5}}}|}}

Brevundimonas <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Segers et al. 1994 emend. Abraham et al. 1999{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. abyssalis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Tsubouchi et al. 2013{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. alba <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Poindexter 1964{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. albigilva <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Pham et al. 2016{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. aurantiaca <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}(ex Poindexter 1964) Abraham et al. 1999{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. aveniformis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Ryu et al. 2007{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. bacteroides <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Poindexter 1964 (Approved Lists 1980){{#if:| {{{5}}}|}}
- B. basaltis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Choi et al.{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. bullata <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}(Gray and Thornton 1928) Kang et al. 2009{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. denitrificans <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Tsubouchi et al. 2014{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. diminuta <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}(Leifson and Hugh 1954) Segers et al., 1994{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. faecalis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Scotta et al. 2012{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. halotolerans <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Abraham et al. 2010{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. humi <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Dahal and Kim 2018{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. intermedia <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}(Poindexter 1964) Abraham et al. 1999{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. kwangchunensis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Yoon et al. 2006{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. lenta <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Yoon et al. 2007{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. mediterranea <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Fritz et al. 2005{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. naejangsanensis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Kang et al. 2009{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. nasdae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Li et al. 2004{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. poindexterae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Abraham et al. 2010{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. staleyi <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Abraham et al. 2010{{#if:| {{{5}}}|}}
- B. subvibrioides <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}(Poindexter 1964) Abraham et al. 1999{{#if:| {{{5}}}|}}
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Caulobacter <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Henrici and Johnson 1935{{#if:| {{{5}}}|}}
- C. daechungensis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Jin et al. 2013{{#if:| {{{5}}}|}}
- C. flavus <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Sun et al. 2015{{#if:| {{{5}}}|}}
- C. fusiformis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Poindexter. 1964{{#if:| {{{5}}}|}}
- C. ginsengisoli <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Liu et al. 2011{{#if:| {{{5}}}|}}
- C. henricii <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Poindexter 1964{{#if:| {{{5}}}|}}
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- C. mirabilis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Abraham et al. 2008{{#if:| {{{5}}}|}}
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- C. rhizosphaerae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Sun et al. 2017{{#if:| {{{5}}}|}}
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- C. vibrioides <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Henrici and Johnson 1935{{#if:| {{{5}}}|}}

Phenylobacterium <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Lingens et al. 1985{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. aquaticum <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Jo et al. 2016{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. composti <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Weon et al. 2008{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. conjunctum <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Abraham et al. 2008{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. deserti <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Khan et al. 2017{{#if:| {{{5}}}|}}
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- P. haematophilum <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Abraham et al. 2008{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. hankyongense <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Choi et al. 2018{{#if:| {{{5}}}|}}
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- P. koreense <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Aslam et al. 2005{{#if:| {{{5}}}|}}
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- P. lituiforme <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Kanso and Patel 2004{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. muchangponense <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Oh and Roh 2012{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. panacis<templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Farh et al. 2016{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. terrae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Khan et al. 2019{{#if:| {{{5}}}|}}

Pseudaquidulcibacter <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Liu et al. 2022{{#if:| {{{5}}}|}}
- P. saccharophilus <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Liu et al. 2022{{#if:| {{{5}}}|}}

Terricaulis <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Vieira et al. 2020{{#if:| {{{5}}}|}}
- T. silvestris <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Vieira et al. 2020{{#if:| {{{5}}}|}}

Quellen

<references> <ref name="Drews"> GERHART DREWS: Ilb. Submikroskopische Cytologie der prokaryotischen Zelle In: Erwin Bünning, Heinz Ellenberg, Karl Esser, Hermann Merxmüller, Peter Sitte: Fortschritte der Botanik, 1966. Springer Berlin, Heidelberg. doi:10.1007/978-3-642-94945-6 </ref> <ref name="Caulobacterales"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> <ref name="Brock"> Michael T. Madigan, John M. Martinko, David A. Stahl, David P. Clark: Brock Mikrobiologie, 13. Auflage. Pearson, München u. a. O. 2013, ISBN 978-3-86894-144-9. </ref> <ref name="Garrity"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} </ref> </references>

Literatur

Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock – Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1.
George M. Garrity: Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. Band 2: The Proteobacteria Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteabacteria. 2. Auflage. Springer, New York 2005, ISBN 0-387-24145-0.

Weblinks

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