Paenibacillaceae

Paenibacillaceae bilden eine Familie Gram-positiver Bakterien aus der Ordnung der Bacillales. Sie sind meist stäbchenförmig und bilden in der Regel ovale, aufgeschwollene Endosporen. Die Bakterien sind meist Bodenbewohner und oft durch peritriche Geißeln beweglich.

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Ökologie

Die Vertreter tolerieren Sauerstoff, viele (Brevibacillus, Aneurinibacillus) benötigen zwingend Sauerstoff (obligat aerob), andere Arten dieser Familie, wie z.B. Paenibacillus werden als fakultativ anaerob bezeichnet, sie können auch ohne Sauerstoff existieren. Einige sind mikroaerob, sie tolerieren nur geringe Mengen von Sauerstoff, wie z.b Thermicanus aegypticus. Bezüglich der Temperatur für das Wachstum ist die Familie recht vielfältig: Thermicanus und Thermobacillus sind, wie der Name schon vermuten lässt, thermophil. Sie zeigen optimales Wachstum bei eher hohen Temperaturen. Bei Thermicanus aegypticus liegen die besten Wachstumsraten bei Temperaturen zwischen 55 und 60°C. Im Gegenteil dazu ist Paenibacillus antarcticus psychrophil, bevorzugte Temperaturen sind 10 bis 15 °C.

Die Fixierung von Stickstoff (Diazotrophie) wurde bei verschiedenen Arten von Paenibacillus festgestellt. Bei der Stickstofffixierung wird zunächst elementarer Stickstoff gebunden und in Ammoniak umgewandelt. Elementarer Stickstoff ist für die höherern Lebwesen nicht zugänglich, nur Bakterien sind dazu in der Lage Stickstoff in das Nahrungsnetz wieder einzufügen. Von daher ist die ökologische Bedeutung enorm. So findet man z.B Paenibacillus brasilensis oft in Assoziation mit Mais lebend. Das Bakterium kommt in der Rhizosphäre der Pflanze vor. Beide beteiligten Organismen profitieren von einander, die Verbindung ist aber nicht zwingend für das Bakterium um Stickstoff zu fixieren, es ist auch in der Abwesenheit der Pflanze dazu fähig. Von daher handelt es sich nicht um eine Symbiose, man spricht von einer Assoziation. Paenibacillus borealis, P. peoriae, P. azotofixans, und P. polymyxa können ebenfalls Stickstoff fixieren.

Die auch als Diazotrophie bezeichnete Fähigkeit ist unter den Bakterien weit verbreitet. Weitere diazotrophe Bakterien sind z.B. Azotobacter der Pseudomonadaceae, Klebsiella (Enterobacteriaceae) und Frankia alni eine gram-positive Art der Actinobacteria.

Einige Arten sind giftig für verschiedene Insekten. Paenibacillus larvae subsp. larvae (Synonym Bacillus larvae) verursacht die amerikanische Faulbrut bei Honigbakterien. Das der Familie Enterococcaceae angehörige Bakterium Melissococcus plutonius (Synonym Melissococcus pluton) verursacht die europäischen Faulbrut (EFB), eine gutartige Variante dieser Bienenkrankheit. In der Brut von EFB befallenen Bienenvölkern wurden auch Paenibacillus alvei und Brevibacillus laterosporus gefunden^[1] welche wahrscheinlich bei der Faulbrut ebenfalls eine gewisse Rolle spielen.

Paenibacillus popilliae ist für die so genannte Milchkrankheit bei einigen Käfernlarven der Familie Scarabaeidae verantwortlich. Paenibacillus popilliae und die Art Paenibacillus lentimorbus sind obligat pathogen. Die Bakterien findet man in der Natur ausschließlich innerhalb der Insekten, die Sporen in nahe liegenden Teilen des Bodens.

Taxonomie

Die Gattung Paenibacillus wurde durch die Verschiebung von verschiedener Arten der Gattung Bacillus gegründet. Zu der Gattung Bacillus zählen morphologisch und phylogenetisch (was die rRNA-Analysen belegen) sehr diverse Arten, was Neueinteilungen in verschiedenen Arten sinnvoll macht. Innerhalb von Bacillus wurden die verschiedenen Arten aufgrund Untersuchungen der rRNA in mehrere phylogenetische Gruppen unterteilt. Die dritte Gruppe, auch "Bacillus-polymyxa-group" genannt, wurde im Jahr 1993 von der Gattung Bacillus getrennt und in Paenibacillus polymorpha umbenannt^[2] und 2001 in die neue Familie Paenibacillaceae eingeordnet. Weitere Gattungsnamen wie Aneurinibacillus und Brevibacillus ^[3] wurden durch weiterfolgende Umklassifizierungen von verschiedenen Bacillusarten die Paenibacillus phylogenetisch nahe stehen, erschaffen und in die Paenibacillaceae eingeordnet.

Systematik

Gattungen dieser Familie sind^[4]:

• Ammoniphilus Zaitsev et al. 1998
• Aneurinibacillus Shida et al. 1996 emend. Heyndrickx et al. 1997
• Brevibacillus Shida et al. 1996
• Cohnella Kampfer et al. 2006
• Oxalophagus Collins et al. 1994
• Paenibacillus Ash et al. 1994 emend. Shida et al. 1997
• Thermicanus Gossner et al. 2000
• Thermobacillus Touzel et al. 2000

Teilweise werden die Gattungen Ammoniphilus, Aneurinibacillus und Oxalophagus in die sogenannte "Aneurinibacillus-Gruppe" gestellt^[5]. Die Gattung Paenibacillus findet man in älterer Literatur auch unter den Namen "Bacillus-polymyxa-group".

Quellen

1. ↑ Ruth Waite, Helen Thompson, M. Brown, M. Watkins, M. Bew: Präliminärstudien über neue Entdeckungsmethoden der Krankheitserreger der Honigbiene Ständige Kommission für Bienenpathologie, XXXVIII-th International Apicultural Congress of Apimonida in Ljubljana, Slovenia PDF
2. ↑ Ash, C., F. G. Priest, and M. D. Collins. Molecular identification of rRNA group 3 bacilli (Ash, Farrow, Wallbanks, and Collins) using a PCRprobe test. Proposal for the creation of a new genus Paenibacillus. In: Antonie van Leeuwenhoek 64 (1993): S. 253–260. ISSN 0003-6072 Abstract
3. ↑ Shida O, Takagi H, Kadowaki K, Komagata K.: Proposal for Two New Genera, Brevibacillus gen. nov. and Aneurinibacillus gen. nov. In: International Journal of Systematic Bacteriology, 1996, Volume 46(4): S. 939-46.Online
4. ↑ Paenibacillaceae J.P. Euzéby: List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature
5. ↑ National Center for Biotechnology Information (NCBI)

Literatur

• Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock - Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1
• O. Shida, H. Takagi, K. Kadowaki, L.K. Nakamura and K. Komagata: Transfer of Bacillus alginolyticus, Bacillus chondroitinus, Bacillus curdlanolyticus, Bacillus glucanolyticus, Bacillus kobensis, and Bacillus thiaminolyticus to the Genus Paenibacillus and Emended Description of the Genus Paenibacillus In: International Journal of Systematic Bacteriology, Volume 47 (1997), S. 289-298 Online
• Esperanza Martinez-Romero: Dinitrogen-Fixing Prokaryotes In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.) The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. 7 Bände, 3. Auflage, Springer-Verlag, New York u. a. O., 2006, ISBN 0-387-30740-0. Volume 2: Ecophysiology and Biochemistry ISBN 0-387-2549-27
• Donald Stahly, Robert Andrews und Allan Yousten: The Genus Bacillus—Insect Pathogens In: The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. 7 Bände, 3. Auflage, Springer-Verlag, New York u. a. O., 2006, ISBN 0-387-30740-0. Volume 4: Bacteria: Firmicutes, Cyanobacteria ISBN 978-0-387-25494-4