Heliobacteriaceae

In der Familie Heliobacteriaceae werden Bakterien zusammengefasst, die obligat anaerob sowie anoxygen photoheterotroph sind und deren Zellwandstruktur der von grampositiven Bakterien gleicht, obwohl sie nicht positiv nach Gram gefärbt werden. Charakteristisch ist ihr Bacteriochlorophyll g mit einem Hauptabsorptionsmaximum bei 790 nm.

Die Zellwand der Heliobacteriaceae besteht aus mehrschichtigem Peptidoglycan ohne eine Äußere Membran. Einige Arten bilden hitzeresistente Endosporen mit einen hohen Gehalt an Calcium und Dipicolinsäure wie die Endosporen der anderen Clostridia. Die Bakterien sind zylindrisch, gekrümmt oder wendelförmig, einige schwimmen mittels peritricher Geißeln, einige bewegen sich durch Gleiten.

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Physiologie

Die Bakterien besitzen ein Typ-(1)-Membran-Elektronentransportsystem mit einem RC-1-Photosystem mit Bacteriochlorophyll g (P798), gebundenen Cytochromen, einem Cytochrom bc-Komplex und einem Eisen-Schwefel-Protein. Das Photosystem befindet sich in der Zellmembran, Membransysteme im Inneren des Zytoplasmas sind nicht vorhanden. Die Bakterien sind photoheterotroph, benötigen also organische Stoffe (sie besitzen weder einen Calvin-Zyklus noch einen rückwärts getriebenen Citratzyklus). Auch im Dunkeln können sie mit organischen Stoffen wachsen (Chemotrophie). Sie können elementaren, molekularen Stickstoff assimilieren (N₂-Fixierer).

Ökologie

Heliobacteriaceae kommen in anoxischen Böden vor, vor allem in periodisch oder dauernd mit Wasser überstauten Böden, beispielsweise in Reisfeldern. Sie können unter Matten aus Cyanobakterien wachsen, da sie wegen des besonderen, auf Chlorophyll g beruhenden Absorptionsspektrums das hindurchfallende, von den Cyanobakterien nicht absorbierte Licht nutzen können.

Bedeutung für die Evolution der Photosynthese

Der Vergleich von Aminosäuresequenzen der Proteine verschiedener Bakterien lässt vermuten, dass Heliobacteriaceae die ersten phototrophen Lebewesen waren. Sie benutzen für ihre Phototrophie ein Eisen-Schwefel-Reaktionszentrum des Typs RC-1. Vermutlich erst später auftauchende phototrophe Bakterien, die Grünen Nichtschwefelbakterien (z. B. Chloroflexus), besitzen ein Phaeophytin-Chinon-Reaktionszentrum des Typs RC-2. Noch später erst entwickelten sich die Cyanobakterien, die unter Verwendung von beiden Reaktionszentren erstmals eine oxygene Photosynthese mit zweistufiger Lichtenergienutzung und Nutzung von Wasser als Elektronendonator betreiben konnten. ^[1]

Gattungen, Arten

• Heliobacterium
  • H. chlorum Gest & Favinger 1985 (Typusart)
  • H. gestii Ormerod et al. 1996
  • H. modesticaldum Kimble et al. 1996
  • H. sulfidophilum Bryantseva et al. 2001
  • H. undosum Bryantseva et al. 2001
• Heliobacillus
  • H. mobilis Beer-Romero & Gest 1998
• Heliophilum
  • H. fasciatum Ormerod et al. 1996
• Heliorestis
  • H. daurensis Bryantseva et al. 2000
  • H. baculata Bryantseva et al. 2001

Siehe auch:

• Photosynthese

Literatur

• George Garrity (hrsg.): Bergey's manual of systematic bacteriology, Volume 3: The low G + C Gram Positives. 2. Auflage. Springer-Verlag, New York u. a. O. 2008, ISBN 978-0-387-95041-9.
• Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt: The prokaryotes, 3. Auflage, Volume 3: Archaea, Bacteria: Firmicutes, Actinomycetes. Springer-Verlag, New York u. a. O. 2006, ISBN 978-0-387-25493-7 (print), ISBN 978-0-387-30747-3 (online), DOI: 10.1007/0-387-30743-5
• Robert E. Blankenship, M. T. Madigan, C. Bauer (Hrsg.): Anoxygenic photosynthetic bacteria. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, Boston 1995, ISBN 0-7923-3681-X

Einzelnachweise

1. ↑ Radhey S. Gupta, Tariq Mukhtar, Bhag Singh: ‘’Evolutionary relationship among photosynthetic prokaryotes (Heliobacterium chlorum, Chloroflexus aurantiacus, cyanobacteria, Chlorobium tepidum and proteobacteria): impications regarding the origin of photosynthesis.’’ In: Molecular Microbiology. Bd. 32, 1999, S. 893-906. ISSN 0950-382x