Planctomyceten

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Die Bezeichnung Planctobacteria wird manchmal im engeren Sinne alternativ zu Planctomycetes verwendet, kann aber auch im weiteren Sinne die gesamte PVC-Gruppe bezeichnen.

Merkmale

Die Planctomyceten sind in mehrfacher Hinsicht einzigartig. 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.

Die Zellen von Planctomyces erscheinen auf dem Mikroskop extrem stark kompartimentiert und es sieht so aus, als ob sie – ähnlich wie die Eukaryoten – eine spezielle Membran besitzen, die die DNA umgibt. Dies führte zu der Annahme, das sie eine durch Membranen gebildete Zellkompartimentierung besitzen und sogar kernähnliche Strukturen (das sogenannte Pirellulosom) aufweisen. Es wurde vorgeschlagen, das Pirellulosom als das Überbleibsel eines Endosymbionten zu sehen. Der äußere Bereich, das sogenannte Paryphoplasma, wird als das Zellinnere des früheren Wirtes angesehen.<ref name="Pirellulosom" /> Dies erinnert an den Zellkern von den Eukaryonten, der von einer Doppelmembran umhüllt ist, was ebenfalls auf eine Endosymbiose zurückzuführen ist. Aus diesem Grund galten sie als mögliches „fehlendes Bindeglied“ zwischen Prokaryoten und Eukaryoten. Die Planctomyceten sind aber nicht näher verwandt mit den Eukaryonten, es würde sich vielmehr um parallele evolutionäre Entwicklung handeln.<ref name="Brock" /> Später wurde allerdings gezeigt, dass Planctomyceten tatsächlich eine Zellwand wie die Gram-negativen Bakterien besitzen, mit zwei Membranen und dazwischen liegender Peptidoglykanschicht. Was zuvor als separate interne „Zellkompartimente“ interpretiert wurde, ist ein System von Einstülpungen der inneren Membran, die einen großen periplasmatischen Raum bilden, aber das Zytoplasma nicht in separate, von Membranen umschlossene Organellen unterteilen.<ref name="Planctomyceten" /><ref name="Boedeker" />

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.<ref>Wiegand S, Jogler M, Jogler C: On the maverick Planctomycetes In: FEMS Microbiology Reviews, Band 42, Ausgabe 6, S. 739–760, November 2018 {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}</ref><ref name="Boedeker" />

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.<ref>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.</ref><ref>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 0-387-25476-5.</ref> 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.<ref>Olga M. Lage, Joana Bondoso: Planctomycetes and macroalgae, a striking association. In: Frontiers in Microbiology. 5, 2014, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}.</ref>

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 das sogenannte PVC-Superphylum.<ref>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, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|1664-302X|0}}{{#ifeq:1|0|[!] }}{{#ifeq:0|1

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}}, S. 327, {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}, PMID 23060863, }} PMC 3444138 (freier Volltext{{#if:|, PDF}}).</ref>

Äußere Systematik

Mitglieder (Stand 17. März 2022):<ref name="NCBI" />

Phylum Planctomycetota

Klasse Phycisphaerae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Fukunaga{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2010 (früher WPS-1<ref name="Fukunaga2020"/>), mit
- Ordnung Phycisphaerales
- Ordnung Sedimentisphaerales
- Ordnung Tepidisphaerales
{{#invoke:Vorlage:Anker|f |errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Anker |errHide=1}}Klasse Planctomycea <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Cavalier-Smith{{#if:| {{{5}}}|}} 2002, mit Synonymen „Planctomycetia“ <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Ward{{#if:| {{{5}}}|}} und Planctomycetes [class] <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Oren{{#if:| {{{5}}}|}} et al., mit
- Ordnung Gemmatales
- Ordnung Isosphaerales
- Ordnung Pirellulales
- Ordnung Planctomycetales <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Schlesner & Stackebrandt{{#if:| {{{5}}}|}} 1987
Klasse „Candidatus Brocadiia“ <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Lodha{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2021, mit Synonym: „Ca. Brocadiae“ <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Jenkins & Staley{{#if:| {{{5}}}|}} 2013, mit nur einer
- Ordnung Ca. Brocadiales
Klasse „Candidatus Uabimicrobiia“ <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Lodha{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2021, früher J132 genannt (GTDB), mit nur einer
- Ordnung Ca. Uabimicrobiales

Innere Systematik

Für einige der Ordnungen folgt eine Auswahl an Mitgliedern (Familien und Gattungen, Stand 17. März 2022):<ref name="NCBI" />

Klasse Planctomycea synonym „Planctomycetia“

Ordnung Gemmatales, mit nur einer
- Familie Gemmataceae<ref>Tessa Koumoundouros: Underwater Labyrinth Hidden Beneath Mexico Contains a Huge Swathe of Life. Auf: science^alert vom 16. November 2023. Quelle: doi:10.1128/aem.01682-23, in: Applied and Environmental Microbiology.</ref>
- Gattung Gemmata <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Franzmann & Skerman{{#if:| {{{5}}}|}} 1985
Ordnung Isosphaerales, mit nur einer
- Familie Isosphaeraceae
  - Gattung Isosphaera <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Giovannoni{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 1995
    - Spezies Isosphaera pallida
Ordnung Pirellulales
- Familie Lacipirellulaceae
- Familie Pirellulaceae, mit
  - Gattung Blastopirellula <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Schlesner{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2004
  - Gattung Pirellula <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Schlesner & Hirsch{{#if:| {{{5}}}|}} 1987
  - Gattung Rhodopirellula <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Schlesner{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2004
- Familie Thermoguttaceae
{{#invoke:Vorlage:Anker|f |errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Anker |errHide=1}}Ordnung Planctomycetales <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Schlesner & Stackebrandt{{#if:| {{{5}}}|}} 1987, mit nur einer
- Familie Planctomycetaceae <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Schlesner & Stackebrandt{{#if:| {{{5}}}|}} 1987
  - Gattung Planctomyces <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Gimesi{{#if:| {{{5}}}|}} 1924

Datei:Fmicb-06-00439-g005CD-Kuenenia-stuttgartiensis.jpg

Lokalisierung von Cytochrom c, membrangebundener ATP-Synthase und anderer wichtiger Proteine und Strukturen bei Ca. Kuenenia stuttgartiensis<ref name="Kletzin2015"/>

Ordnung Ca. Brocadiales
- Familie Ca. Brocadiaceae
  - Gattung Ca. Jettenia
  - Gattung Ca. Kuenenia<ref name="Kletzin2015"/>
- Familie Ca. Scalinduaceae
  - Gattung Ca. Scalindua
Ordnung Ca. Uabimicrobiales, mit nur einer
- Familie Ca. Uabimicrobiaceae
  - Gattung Ca. „Uabimicrobium“ corrig. <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Shiratori{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2019 alias „Ca. Uab“ <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Shiratori{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2019, früher SRT547 [genus]<ref>GTDB: g__SRT547</ref>, mit
    - Spezies Ca. „Uabimicronium amorphum“ corrig. <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Shiratori{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2019 alias „Ca. Uab amorphum“ <templatestyles src="Person/styles.css" />{{#if:|{{{4}}} |}}{{#if:|{{{2}}} |}}{{#if:| {{{3}}} |}}{{#if:| „{{{6}}}“ |}}Shiratori{{#if:| {{{5}}}|}} et al. 2019,
      früher Planctomycetes bacterium SRT547 oder SRT547 sp009002475

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 Band 63, Nr. 1, Januar 1997, S. 254–262, }} PMC 168317 (freier Volltext{{#if:|, PDF}})
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. Band 7: Proteobacteria: Delta and Epsilon Subclasses. Deeply Rooting Bacteria.3. Auflage. Springer, New York 2007, ISBN 978-0-387-25497-5.

{{#invoke:Vorlage:Anker|f |errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Anker |errHide=1}}Einzelnachweise

<references> <ref name="NCBI"> NCBI Taxonomy Browser: Planctomycetes, Detail: Planctomycetes Garrity and Holt 2001 emend. Ward 2011 (phylum); graphisch: Planctomycetes, Lifemap NCBI Version. </ref> <ref name="Fukunaga2020"> Yukiyo Fukunaga: Phycisphaerae. In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria, 20. März 2020; doi:10.1002/9781118960608.cbm00069 ({{#invoke:Vorlage:lang|full|CODE=en|SCRIPTING=Latn|SERVICE=englisch}}). </ref> <ref name="Kletzin2015"> Arnulf Kletzin, Thomas Heimerl, Jennifer Flechsler, Lauravan Niftrik, Reinhard Rachel, Andreas Klingl: Cytochromes cin Archaea: distribution, maturation, cellarchitecture, and the special caseof Ignicoccus hospitalis. In: Frontiers in Microbiology, Band 6, Nr. 439, 12. Mai 2015; {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}} ({{#invoke:Vorlage:lang|full|CODE=en|SCRIPTING=Latn|SERVICE=englisch}}). </ref> <ref name="Brock">Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock – Mikrobiologie. 11. Auflage, Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1.</ref> <ref name="Pirellulosom"> Beck, E.: {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}} Available at: https://www.perlego.com/book/1001689 (Accessed: 8 December 2025)</ref>

<ref name="Planctomyceten">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> <ref name="Boedeker"> {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

</references>

Weblinks

Vorlage:Wikispecies

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