Prochlorococcus

Prochlorococcus bezeichnet eine Gattung vorwiegend marin verbreiteter, Photosynthese betreibender Cyanobakterien.

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Ursprünglich hielt man Prochlorococcus für einen Verwandten von Prochloron und anderen Chlorophyll b enthaltenden Bakterien, sodass auch die hier verwendete Systematik nach NCBI die Gattung in die Prochlorophyten (Prochlorales) einreiht. Anhand ihrer rRNA-Sequenzen erkannte man jedoch, dass es sich bei Prochlorococcus um eine eigenständige Gruppe unter den Cyanobakterien handelt. Die Licht absorbierenden Pigmente der Bakterien bestehen hauptsächlich aus Divinyl-Derivaten des Chlorophylls a (Chl a2) und b (Chl b2), sie enthalten jedoch keine Mono-Vinyl-Chlorophylle.

Die Zellen sind mit 0,5 bis 0,8 µm Durchmesser vergleichsweise klein. Sie gehören sogar zu den kleinsten bekannten Photosynthese betreibenden Organismen. Allerdings erreichen sie hohe Dichten und stellen einen beträchtlichen Anteil des Bakterioplanktons der Ozeane dar. Ein einziger Tropfen Oberflächenwasser kann bis zu 100.000 Prochlorococcus-Zellen enthalten. Sie gehören damit zu den am häufigsten vorkommenden Organismen der Erde. Die Bakterien sind besonders dominant innerhalb der 40er Breitengrade und hier vor allem in nährstoffarmen (oligotrophen) Gewässern. Als autotrophe Organismen stehen sie am Beginn der Nahrungskette und sind für einen wesentlichen Teil der marinen Primärproduktion verantwortlich. Die Zellen teilen sich unter natürlichen Bedingungen statistisch betrachtet einmal täglich. Das bedeutet, dass jeden Tag 50 Prozent der gesamten Prochlorococcus-Biomasse in die marinen Nahrungsnetze eintreten.

Prochlorococcus besetzt hauptsächlich zwei ökologische Nischen. Neben oberflächennah lebenden Populationen findet man Photosynthese betreibende Zellen auch bis in Tiefen von über 150 Meter. Hier stehen weniger als 1 Prozent der oberflächennahen Lichtintensität zur Verfügung und das Elektromagnetische Spektrum des Lichtes enthält nur noch den Blauanteil. Diese Schwachlicht-adaptierten Zellen verfügen über spezielle Antennen-Pigmente, die auch blaues Licht geringer Intensität absorbieren können und ein Überleben in dieser ökologischen Nische ermöglichen. Entsprechend werden die Bakterien in zwei Gruppen eingeteilt: Mitglieder der low light (LL)-Gruppe besitzen ein höheres Verhältnis von Chlorophyll b2 : a2 als Mitglieder der high light (HL)-Gruppe. Die Gruppen unterscheiden sich außerdem in ihren Stickstoff- und Phosphatanforderungen sowie in ihrer Sensibilität gegenüber Kupferverbindungen und Viren.

Das Genom von Prochlorococcus marinus wurde vollständig sequenziert.