Ignisphaera

Ignisphaera
REM-Aufnahme von Ignisphaera aggregans AQ1.S1T
Systematik
Reich: Thermoproteati Stamm: Thermoproteota Klasse: Thermoprotei Ordnung: Desulfurococcales Familie: Desulfurococcaceae Gattung: Ignisphaera
Wissenschaftlicher Name
Ignisphaera
Niederberger et al. 2006

Ignisphaera ist eine Gattung im Archaeen-Phylum Thermoproteota. In der maßgebenden List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) und der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI) gehört die Gattung innerhalb dieses Phylums zur Familie Desulfurococcaceae der Ordnung Desulfurococcales in der Klasse Thermoprotei; die Genome Taxonomy Database (GTDB) klassifiziert sie jedoch in eine eigene Familie Ignisphaeraceae der Ordnung Sulfolobales in der Abspaltung und Schwester­klasse Thermoprotei_A (Stand Dezember 2025). Die Typusart Ignisphaera aggregans (mit Referenzstamm AQ1.S1) ist eine Spezies kokkoider, streng anaerober, hyperthermophiler Archaeen. Sie wurde in den heißen Quellen des Kuirau-Parks in der Stadt Rotorua, Neuseeland (Nordinsel), entdeckt.

Eine zweite Spezies, Ignisphaera cupida (mit Referenzstamm 4213-co), wurde in den heißen Quellen am Vulkan Uson auf der Halbinsel Kamtschatka gefunden.

Aus der Metagenomik gibt es jedoch Hinweise auf eine ganze Reihe weiterer Spezies der Gattung, gefunden in terrestrischen Thermalquellen verstreut auf der ganzen Erde, z. B.: Yellowstone-Nationalpark (USA), Naturschutzgebiet Sungkai (Malaysia), Tengchong (China), siehe § Artenliste.

Beschreibung

Der Referenzstamm AQ1.S1ᵀ der Typusart I. aggregans wurde aus einem Konsortium mit Pyrobaculum-Stäbchen kultiviert, das mit anderen von geothermischen Umgebungen in Neuseeland stammte. Die Zellen dieses Stammes sind anaerob heterotroph. Sie sind in ihrer Morphologie regelmäßig bis unregelmäßig kokkenförmig (kokkoid) und bilden gelegentlich große Aggregate, insbesondere wenn Polysaccharide wie Konjak-Glucomannan als Kohlenstoffquelle verwendet werden. Die Wachstumstemperatur des Stamms liegt zwischen 85 und 98 °C (optimal bei 92–95 °C). Diese Mikroben sind moderat acidophil (säureliebend oder -tolerant), Wachstum erfolgt im pH-Bereich von 5,4 bis 7,0 (optimal 6,4). Das Wachstum wird bei der Zugabe von Schwefel und Natriumchlorid (NaCl) gehemmt (optimales ohne Zugabe von NaCl). Ein Elektronenakzeptor ist nicht erforderlich. Der Stamm nutzt Stärke, Trypticase-Pepton, Laktose, Glukose, Konjak-Glucomannan, Mannose, Galaktose, Maltose, Glykogen und β-Cyclodextrin als Kohlenstoffquellen. Der G+C-Gehalt beträgt 52,9 mol%. Aufgrund der 16S-rRNA-Gensequenzanalyse und der physiologischen Merkmale wurde der Stamm einer neuen Spezies einer neuen Gattung innerhalb der Thermoproteota („Crenarchaeota“) mit Namen Ignisphaera aggregans zugeordnet.

Artenliste

Die derzeit akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) und dem National Center for Biotechnology Information (NCBI), ergänzt um Einträge aus der Genome Taxonomy Database (GTDB), Stand: 28. Dezember 2025:

Gattung Ignisphaera Niederberger et al. 2006^(L,G) bzw. Niederberger et al. 2006 emend. Podosokorskaya et al. 2024^(N)

• Spezies Ignisphaera aggregans Niederberger et al. 2006^(L,N,G) (Typusart^(L,G))
  • Stamm DSM 17230^(L,N,G) alias AQ1.S1 oder JCM 13409^(L,N) – Fundort: heiße Quellen des Kuirau-Parks in der Stadt Rotorua, Neuseeland (Nordinsel)

• Spezies Ignisphaera cupida Podosokorskaya et al. 2024^(L,N,G) [Ignisphaera sp. 4213-co^(N), [Ignisphaera sp. isolate KUA_Bin16^(N)]
  • Stamm 4213-co^(L,N,G) alias JCM 39446, UQM 41593 oder VKM B-3715^(L,N) – Fundort: heiße Quellen am Vulkan Uson auf der Halbinsel Kamtschatka.
  • Stamm KUA_Bin16^(N,G) – Fundort: Metagenom aus heißen Quellen der Uson-Caldera, Halbinsel Kamtschatka^(N)

• Spezies Ignisphaera sp020832925^(G) [Desulfurococcaceae archaeon isolate Bin S23^(N)]
  • Stamm Bin S23^(N,G) – Fundort: Metagenom aus Thermalquelle (bei der) Scalloped Spring am Geyser Springs Creek, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)

• Spezies Ignisphaera sp020833345^(G) [Ignisphaera sp. isolate Bin S33^(N), Desulfurococcaceae archaeon isolate Bin P2^(N)]
  • Stamm Bin S33^(N,G) – Fundort: Metagenom aus Thermalquelle (bei der) Scalloped Spring am Geyser Springs Creek, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm Bin P2^(N,G) – Fundort: ebenda^(N)

• Spezies Ignisphaera sp025058535^(G) [Ignisphaera sp. isolate SKYB63^(N), Ignisphaera sp. isolate SKW276^(N), Ignisphaera sp. isolate SKYBB_hs_bin59^(N)]
  • Stamm SKYB63^(N,G) – Fundort: Metagenom von einem braunen Biofilm aus einer alkalischer Thermalquelle im Naturschutzgebiet Sungkai, Bundesstaat Nationalparks und Schutzgebiete in Malaysia, Malaysia^(N)
  • Stamm SKW276^(N,G) – Fundort: ebenda^(N)
  • Stamm SKYBB_hs_bin59^(N,G) – Fundort: ebenda^(N)

• Spezies Ignisphaera sp028275745^(G) [Desulfurococcales archaeon isolate RSNS17^(N)]
  • Stamm RSNS17^(N,G) – Fundort: Thermalquelle im Yellowstone-Lake, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)

• Spezies Ignisphaera sp028275825^(G) [Ignisphaera sp. isolate RSNS13^(N)]
  • Stamm RSNS13^(N,G) – Fundort: Thermalquelle im Yellowstone-Lake, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)

• Spezies Ignisphaera sp030550585^(G) [Thermoproteota archaeon isolate DRTY-1.bins.6.201808^(N)]
  • Stamm DRTY-1.bins.6.201808^(N,G) – Fundort: Pool DRTY-1 (DiReTiYanQu-1), Tengchong, Yunnan, China^(N)
  • Stamm …^(G)

• Spezies Ignisphaera sp038735125^(G) [Ignisphaera sp. isolate DRTY-1_201705_bins_10^(N)]
  • Stamm DRTY-1_201705_bins_10^(N,G) – Fundort: Pool DRTY-1 (DiReTiYanQu-1), Tengchong, Yunnan, China^(N)
  • Stamm …^(G)

• Spezies Ignisphaera sp038820005^(G) [Ignisphaera sp. isolate ZZQ_201803_bins_118^(N)]
  • Stamm ZZQ_201803_bins_118^(N,G)
  • Stamm …^(G)

• Spezies Ignisphaera sp038821645^(G) [Ignisphaera sp. isolate GMQP_201803_bins_8^(N)]
  • Stamm GMQP_201803_bins_8^(N,G)
  • Stamm …^(G)

• Spezies Ignisphaera sp038831005^(G) [Ignisphaera sp. isolate GXS_201912_bins_28^(N)]
  • Stamm GXS_201912_bins_28^(N,G)
  • Stamm …^(G)

• Spezies Ignisphaera sp038889075^(G) [Ignisphaera sp. isolate SRBZ-1_201808_bins_18^(N)]
  • Stamm SRBZ-1_201808_bins_18^(N,G)
  • Stamm …^(G)

• Spezies Ignisphaera sp038892955^(G) [Ignisphaera sp. isolate ZMQR_201705_bins_30^(N), Ignisphaera sp. isolate ZZQ_201901_bins_2^(N)]
  • Stamm ZMQR_201705_bins_30^(N,G)
  • Stamm ZZQ_201901_bins_2^(N,G)

• Spezies Ignisphaera sp938074605^(G) [Ignisphaera sp. isolate S1_Bin_METABAT__310_1^(N)]
  • Stamm S1_Bin_METABAT__310_1^(N,G)

• Spezies Ignisphaera sp. Tok1^(N)
  • Stamm Tok1^(N)

• Spezies Ignisphaera sp. Tok10A.S1^(N)
  • Stamm Tok10A.S1^(N)

• Spezies Ignisphaera sp. Tok37.S1^(N)
  • Stamm Tok37.S1^(N)

• Spezies Ignisphaera sp. ILS 400^(N) [AG1 sp003116855^(G)] – in der GTDB zur Familie f__AG1, ebenfalls dort in der Ordnung Sulfolobales^(G)
  • Stamm ILS 400^(N,G) – Fundort: Metagenom aus mikrobieller Matte einer Thermalquelle, Surujkhurd, Barkatha, Bundesstaat Jharkhand, Indien^(N)

• L – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ)
• N – Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI)
• G – Genome Taxonomy Database (GTDB)

Der erste Stamm (bzw. das erste MAG) ist Typusstamm (englisch type strain) für die jeweilige Spezies.

Namensherkunft

Der Gattungsname I­gni­sphae­ra leitet sich ab von lateinisch ignis ‚Feuer‘ und altgriechisch σφαῖρα sphaîra, deutsch ‚Ball‘, ‚Sphäre‘; der neulat. Gattungsname bedeutet also ‚Feuerball‘.

• Das Art-Epitheton ag­gre­gans ist ein lateinisches Adjektiv mit der Bedeutung ‚Aggregate bildend‘, ‚zur Klumpenbildung neigend‘.

• Das Art-Epitheton cu­pi­da ist ein lateinisches fem. Adjektiv mit der Bedeutung ‚begehrend‘, ‚begehrlich‘, auch ‚begehrenswert‘

Anwendungen

Endo-β-1,4-Galactanasen sind Glykosidhydrolasen (GH) aus der GH53-Familie, die zur größten Gruppe („Clan“) der GHs, dem Clan GH-A, gehören. Die biologische Vielfalt dieser Familie wurde 2021 von Sebastian J. Muderspach et al. im Jahr 2021 untersucht, insbesondere im Hinblick auf hyperthermostabile Endo-β-1,4-Galactanase von Ignisphaera aggregans (IaGal). Dies ist die erste GH53-Galactanase hyperthermophiler Archaeen und eignet sich als Ausgangsform oder Gerüst für die Entwicklung von thermostabilen Enzymen mit unterschiedlichen Eigenschaften im Detail.

Anmerkungen

1. ↑ bis auf die Metagenomik-Spezies AG1 sp003116855 syn. Ignisphaera sp. ILS 400, die der Familie f__AG1 derselben Ordnung Sulfolobales zugeordnet wird

Weiterführende Literatur

• Siegfried Burggraf, Harald Huber, Karl O. Stetter: Reclassification of the crenarchael orders and families in accordance with 16S rRNA sequence data. In: International Journal of Systematic Bacteriology. 47. Jahrgang, Nr. 3, 1. Juli 1997, S. 657–660, doi:10.1099/00207713-47-3-657, PMID 9226896 (englisch). 
• Chris S. Knappy, Charlotte E. M. Nunn, Hugh W. Morgan, Brendan J. Keely: The major lipid cores of the archaeon Ignisphaera aggregans: implications for the phylogeny and biosynthesis of glycerol monoalkyl glycerol tetraether isoprenoid lipids. In: Extremophiles, Band 15, Nr. 4, Juli 2011, S. 517–528; doi:10.1007/s00792-011-0382-3, PMID 21630026 (englisch).
• H. Huber H, Karl O. Stetter: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria. Hrsg.: D. R. Boone, R. W. Castenholz (= Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. Band 1). 2. Auflage. Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, Order II. Desulfurococcales ord. nov. (englisch, archive.org). 

Einzelnachweise

1. 1 2 3 4 5 6 7 8 LPSN: Genus Ignisphaera Niederberger et al. 2006. Dazu:
   • BacDive: Ignisphaera, Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ).
2. 1 2 3 4 5 6 NCBI Taxonomy Browser: Ignisphaera, Details: Ignisphaera Niederberger et al. 1982 (genus); graphisch: Ignisphaera, auf Lifemap.
3. 1 2 3 4 Thomas D. Niederberger, Dorothee K. Götz, Ian R. McDonald, Ron S. Ronimus, Hugh W. Morgan: ​Ignisphaera aggregans gen. nov., sp. nov., a novel hyperthermophilic crenarchaeote isolated from hot springs in Rotorua and Tokaanu, New Zealand. In: Interntional Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, Band 56, Nr. 5, 1. Mai 2006, S. 965–971; doi:10.1099/ijs.0.63899-0, PMID 16627639 (englisch).
4. 1 2 3 4 GTDB: Ignisphaera.
5. 1 2 Markus Göker, Brittany Held, Alla Lapidus, Matt Nolan, Stefan Spring, Montri Yasawong, Susan Lucas, Tijana Glavina Del Rio, Hope Tice, Jan-Fang Cheng, Lynne Goodwin, Roxanne Tapia, Sam Pitluck, Konstantinos Liolios, Natalia Ivanova, Konstantinos Mavromatis, Natalia Mikhailova, Amrita Pati, Amy Chen, Krishna Palaniappan, Evelyne Brambilla, Miriam Land, Loren Hauser, Yun-Juan Chang, Hans-Peter Klenk et al.: Complete genome sequence of Ignisphaera aggregans type strain (AQ1.S1^T). In: Standards in Genomic Sciences, Band 3, Nr. 1, 30. August 2010, ISSN 1944-3277, S. 66–75; doi:10.4056/sigs.1072907, PMC 3035270 (freier Volltext), PMID 21304693, PDF (escholarship.org, englisch).
6. 1 2 3 4 Olga A. Podosokorskaya, Alexander G. Elcheninov, Alexandra A. Klyukina, Alexander Y. Merkel: ​Ignisphaera cupida sp. nov., a hyperthermophilic hydrolytic archaeon from a hot spring of Uzon (Kamchatka), and emended description of the genus Ignisphaera. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 47, Nr. 5, September 2024, S. 126541; doi:10.1016/j.syapm.2024.126541, PMID 39084153 (englisch).
7. ↑ Trypticase Soy Broth (TSB) Single strength, Bottled Broth. Auf: Merck SigmaAldrich.
8. 1 2 Zheng-Shuang Hua, Yu-Lin Wang, Paul N. Evans, Yan-Ni Qu, Kian Mau Goh, Yang-Zhi Rao, Yan-Ling Qi, Yu-Xian Li, Min-Jun Huang, Jian-Yu Jiao, Ya-Ting Chen, Yan-Ping Mao, Wen-Sheng Shu, Wael Hozzein, Brian P. Hedlund, Gene W. Tyson, Tong Zhang, Wen-Jun Li: Insights into the ecological roles and evolution of methyl-coenzyme M reductase-containing hot spring Archaea. In: Nature Communications. 10. Jahrgang, Nr. 1, 8. Oktober 2019, ISSN 2041-1723, QUT:PDF, S. 4574, doi:10.1038/s41467-019-12574-y, PMID 31594929, PMC 6783470 (freier Volltext) – (englisch).  Siehe insbes. Fig. 1 ③.
9. ↑ Sebastian J. Muderspach, Folmer Fredslund, Verena Volf, Jens-Christian Navarro Poulsen, Thomas H. Blicher, Mads Hartvig Clausen, Kim Krighaar Rasmussen, Kristian B. R. M. Krogh, Kenneth Jensen, Leila Lo Leggio: Engineering the substrate binding site of the hyperthermostable archaeal endo-β-1,4-galactanase from Ignisphaera aggregans. In: Biotechnology for Biofuels, Band 14, 16. September 2021, S. 183; doi:10.1186/s13068-021-02025-6 (englisch).