Parvularcula bermudensis

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Parvularcula bermudensis ist ein marines Bakterium, das 2003 in der westlichen Sargassosee entdeckt wurde. Bei der Art handelt es sich um ein gramnegatives, strikt aerobes, bewegliches Bakterium. Es toleriert hohe Werte von Natriumchlorid (Kochsalz) für das Wachstum und ist somit halophil. Auf Marine-Agar bildet es kleine, gelb-braune, harte Kolonien. Das Genom des Stammes P. bermudensis HTCC2503 wurde 2010 vollständig sequenziert.

Parvularcula bermudensis gehört zu der Klasse der Alphaproteobacteria, unterscheidet sich jedoch von den bekannten Ordnungen, so dass es eine eigene Ordnung „Parvularculales“ innerhalb der Alphaproteobacteria bildet. Innerhalb der Ordnung stellt die Familie „Parvularculaceae“ die einzige Familie dar, mit der einzigen Gattung Parvularcula, somit handelt es sich bei der Familie und der Ordnung um ein monotypisches Taxon.

Merkmale

Erscheinungsbild

Die Zellen von Parvularcula bermudensis sind kurze Stäbchen, auch kokkoide Formen treten auf. Sie sind gramnegativ. Die Zellen sind 0,6–1,8 μm lang und 0,4–1,3 μm breit. Die Art ist durch eine monopolare Geißel schwach motil, kann sich also selbständig bewegen. Endosporen werden nicht gebildet.<ref name="PMID12892122" />

Auf festen Nährböden wachsen die Zellen zu sehr kleinen Kolonien heran, ihr Durchmesser liegt zwischen 0,3 und 0,8 mm. Diese sind gelb bis braun gefärbt, erscheinen opak und sind hart. In der Aufsicht sind die Kolonien rund geformt mit einer klaren Begrenzung, von der Seite betrachtet konvex. Die Kolonien erscheinen in der Oberfläche des Nährmediums eingesunken.<ref name="PMID12892122" />

Wachstum und Stoffwechsel

Der Stoffwechsel von Parvularcula bermudensis beruht auf der Atmung, die Art ist strikt aerob, benötigt also Sauerstoff zum Wachsen. Der Oxidase-Test verläuft positiv, Katalase lässt sich nicht nachweisen. Weiterhin ist der Stoffwechsel als chemoorganotroph und heterotroph zu kennzeichnen, P. bermudensis benutzt organische Verbindungen als Energiequelle und ebenso zum Aufbau zelleigener Stoffe. Der pH-Wert für bestes Wachstum ist 8,0. Wachstum erfolgt bei pH-Werten zwischen 6,0 und 9,0. Die optimale Temperatur für das Wachstum liegt bei 30 °C. Wachstum erfolgt innerhalb von 10 bis 37 °C, wobei es bei 10 °C etwa 40 Tage dauert, bis Kolonien erkennbar sind. P. bermudensis ist halophil und wächst in Nährmedien, die 0,75 bis 25 % Natriumchlorid (Kochsalz) enthalten. Optimal für das Wachstum ist ein Gehalt von 3,0 % Kochsalz im Nährmedium. Zur Kultivierung sind einfache Nährmedien nicht geeignet.<ref name="PMID12892122" /> Stattdessen kann Marine-Agar verwendet werden, ein Nährmedium, das neben Pepton und Hefeextrakt noch Mineralsalze enthält, die in ihrer Zusammensetzung der von Meerwasser entsprechen.<ref name="marine" />

Biochemische Merkmale, wie beispielsweise die vorhandenen Enzyme können in einer „Bunten Reihe“ zur Identifizierung von P. bermudensis verwendet werden. Neben dem negativen Katalase- und dem positiven Oxidase-Test können folgende Merkmale herangezogen werden: Sie kann Nitrat zu Nitrit reduzieren, bei dieser Denitrifikation wird jedoch kein Gas (molekularer Stickstoff) gebildet. Der Urease-Test fällt positiv aus, die Art besitzt das Enzym Urease und ist somit in der Lage, Harnstoff abzubauen. Auch Gelatine wird durch Hydrolyse verwertet. Sie ist jedoch nicht zur Äskulinhydrolyse fähig. Sie verfügt nicht über das Enzym Arginindihydrolase (ADH) und kann daher die Aminosäure Arginin nicht abbauen. Der Indol-Test verläuft negativ.<ref name="PMID12892122" />

Im Rahmen des chemoorgano-heterotrophen Stoffwechsels kann P. bermudensis zahlreiche organische Verbindungen als Kohlenstoffquelle nutzen, dazu gehören Kohlenhydrate (Pentosen, Hexosen und Oligosaccharide), Zuckeralkohole und Aminosäuren. So wird unter aeroben Bedingungen beispielsweise Glucose genutzt, dabei wird keine Säure gebildet, wie es für eine Gärung typisch wäre. Weitere verwertbare Substrate sind z. B. D-Arabinose, L-Rhamnose, D-Mannose, Saccharose, D-Cellobiose, D-Maltose, D-Melezitose, D-Mannitol, D-Sorbitol und myo-Inositol, weiterhin die Aminosäuren Glutaminsäure, Lysin, Serin, Leucin und Isoleucin.<ref name="PMID12892122" />

Kohlenhydrate, die nicht genutzt werden können, sind beispielsweise D-Ribose, D-Xylose, D-Galactose, D-Fructose, L-Sorbose, β-Lactose, D-Trehalose, D-Melibiose und D-Raffinose. Zu den weiteren organischen Verbindungen, die P. bermudensis nicht verwerten kann, gehören u. a. Glycerin (Glycerol), Adonitol, Citrat, Gluconat, Lactat, D-Malat, Pyruvat und Succinat.<ref name="PMID12892122" />

Chemotaxonomische Merkmale

Datei:Vaccenic acid.svg

Strukturformel von cis-Vaccensäure, die hauptsächlich vorkommende Fettsäure. Die Doppelbindung befindet sich am C₁₁-Atom, in der Schreibweise als Omega-Fettsäure wird die Lage der Doppelbindung vom Ende des Fettsäuremoleküls angegeben, hier als ω-7.

Parvularcula bermudensis produziert Pigmente, die zu der Gruppe der Carotinoide gehören. Bacteriochlorophyll a (ein Photosynthese-Pigment) kommt nicht vor. Die in den Membranlipiden vorkommenden Fettsäuren sind Moleküle mit einer geraden Zahl von Kohlenstoffatomen (C₁₂ bis C₁₈) und einer Doppelbindung (einfach ungesättigte Fettsäuren) oder keiner Doppelbindung (gesättigte Fettsäuren). Die mit 73 % hauptsächlich vorkommende Fettsäure trägt das Kürzel C_18:1ω-7c und wird als cis-Omega-7-Octadecensäure oder cis-Vaccensäure bezeichnet.<ref name="PMID12892122" />

Genetik

Das Genom des Bakterienstammes P. bermudensis HTCC2503 wurde 2010 vollständig sequenziert und 2011 veröffentlicht. Dabei handelt es sich um den Stamm, der 2003 in der westlichen Sargassosee entdeckt wurde.<ref name="PMID21037002" /> Das Genom weist eine Größe von 2903 Kilobasenpaaren (kb) auf,<ref name="gold" /> das ist in etwa 60 % der Genomgröße von Escherichia coli und liegt als zirkuläres Bakterienchromosom vor.<ref name="PMID21037002" /> Es sind 2685 Proteine annotiert.<ref name="genome" /> Das Genom enthält u. a. Gene für die Biosynthese der Carotinoide und für eine Beta-Lactamase, ein Enzym, mit dem das Bakterium das Antibiotikum Penicillin und verwandte Substanzen zerstören kann.<ref name="PMID21037002" /> Der GC-Gehalt (der Anteil der Nukleinsäuren Guanin und Cytosin) in der Bakterien-DNA liegt bei 61 Mol-Prozent.<ref name="gold" /> Zuvor wurden für phylogenetische Untersuchungen die Nukleotide der 16S-rRNA bestimmt, ein für Prokaryoten typischer Vertreter der ribosomalen RNA.<ref name="nucleotide" />

Pathogenität

Parvularcula bermudensis ist nicht pathogen („krankheitserregend“), sie wird durch die Biostoffverordnung in Verbindung mit der TRBA (Technische Regeln für Biologische Arbeitsstoffe) 466 der Risikogruppe 1 zugeordnet.<ref name="trba" />

Systematik

Äußere Systematik

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Äußere Systematik von Parvularcula bermudensis nach Cho und Giovannoni 2003<ref name="PMID12892122" />

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