| Marinitoga | ||||||||||||
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| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Marinitoga | ||||||||||||
| Wery et al. |
Marinitoga ist eine Gattung von Bakterien von Bakterien in der Abteilung (Phylum) Thermotogota, einer evolutionsbiologisch sehr alten Gruppe von Bakterien. Bekannte Lebensräume sind hydrothermale Quellen in flachen und tiefen Meeren. Die Arten sind thermophil, sie bevorzugen also hohe Temperaturen. Je nach Art wachsen sie gut bei Temperaturen von 50–65 °C. Namensgebend ist die äußere Proteinhülle, die an eine Toga erinnert. Im Phylum Thermotogota sind viele thermophile Arten vertreten, die eine solche äußere Hülle besitzen.
Die einzelnen Arten sind beweglich (motil) und besitzen ein polares Flagellum (endständige Geißel). Die Zellen treten meist entweder einzeln oder paarweise auf. Kleine Ketten von bis zu 10 Zellen wurden bei M. aeolica, M. camini, M. hydrogenitolerans, M. litoralis, M. okinawensis und M. piezophila beobachtet. Sporen werden nicht gebildet.
Die Arten von Marinitoga sind anaerob, allerdings tolerieren einige Arten, wie Marinitoga hydrogenitolerans und M. litoralis, geringe Mengen von Sauerstoff (4 %). Marinitoga-Arten sind chemoorganotroph, sie benötigen organische Stoffe zum Wachstum. Hierzu fermentieren sie Kohlenhydrate und proteinhaltigen Verbindungen. Bei der Fermentation von Zuckern entstehen als Hauptprodukte Acetat, CO2 und H2. Die Arten können zusätzlich elementaren Schwefel, viele auch die Aminosäure L-Cystin, als Elektronenakzeptor nutzen. Cystin ist ein Disulfid, das aus zwei Molekülen der Aminosäure Cystein besteht.
Einige Arten, wie M. piezophila, M. hydrogenitolerans und M. litoralis können zusätzlich auch Thiosulfat als Elektronenakzeptor nutzen. Die Arten von Marinitoga sind thermophil, wobei das Wachstum je nach Art bei 25–70 °C mit einem Optimum bei 50–65 °C stattfindet. Einige Arten, wie M. hydrogenitolerans, tolerieren Wasserstoff, und wachsen sogar in einer mit 100 % Wasserstoff gesättigten Umgebung in Abwesenheit von Schwefel.
Alle Arten von Marinitoga sind in der Lage, bei niedrigem pH-Wert (4,5–5,0) und hohem Salzgehalt (von 2 bis 4 %) zu wachsen.
Es folgt eine Tabelle mit einigen Arten:
| M. aeolica | M. arctica | M. camini | M. hydrogenitolerans | M. lauensis | M. litoralis | M. okinawensi | M. piezophila | |
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| Fundort | Seichtes Hydrothermalfeld der Insel Panarea, Äolischer Archipel, Italien | Hydrothermalschlot in der Tiefsee in der Norwegisch-Grönländischen See | Hydrothermalschlot am Mittelatlantischen Rücken | Hydrothermalschlot am Mittelatlantischen Rücken | Hydrothermalschlot im Havre-Trog (Lau-Becken) | Thermalquelle an der Küste, Île Saint-Paul, Südindischer Ozean | Hydrothermalschlot in der Tiefsee, Okinawa-Graben | Hydrothermalschlot in der Tiefsee, Ostpazifischer Rücken |
| Zellgröße (µm) | 0.5–0.7 × 1.5–3.4 | 0.5–0.8 × 1.0–5.0 | 0.5–1.0 × 2.0–3.0 | 0.6 × 1.5 | 0.65–0.9 × 1.3–3.8 | 0.8–1.0 × 1.0–2.4 | 0.5–0.8 × 1.5–5.0 | 0.5 × 1.0–1.5 |
| Temperatur, bei dem Wachstum stattfindet, in Klammern Temperatur für bestes Wachstum (°C) | 40–70 (55) | 45–70 (65) | 25–65 (55) | 35–65 (60) | 40–70 (50–55) | 45–70 (60) | 30–70 (60) | 45–70 (65) |
| tolerierte pH-Werte, in Klammern pH-Werte für bestes Wachstum | 4.7–6.5 (5.6) | 5.0–7.5 (5.5) | 5.0–9.0 (7) | 4.5–8.5 (6.0) | 5.4–7.9 (6.5) | 5.5–7.5 (6) | 5.0–7.4 (5.5) | 5.0–8.0 (6.0) |
| toleriert NaCl-Werte, in Klammern Werte für bestes Wachstum (%) | 1.0–5.0 (2.5) | 1.5–5.5 (2.5) | 1.0–4.5 (3.0) | 1.0–6.0 (3.0–4.0) | 0.75–5.0 (3.0) | 0.8–4.6 (2.6) | 1.0–5.5 (3.0–3.5) | 1.0–5.0 (3) |
| Wasserstofftoleranz (Wachstum unter 100 % H2-Gasphase) | - | - | - | + | - | + | + | - |
| Elektronenakzeptator | Sulfur | Sulfur, l-Cystein | Sulfur, l-Cystein | Sulfur, l-Cystein, Thiosulfat | Sulfur, l-Cystein | Sulfur, l-Cystin, Thiosulfat | Sulfur, l-Cystin | Sulfur, l-Cystin, Thiosulfat |
Die Typusart Marinitoga camini wurde von Nathalie Wery im Jahr 2001 beschrieben. Die Gattung ist Mitglied der Familie Petrotogaceae, früher wurde sie zu den Thermotogaceae gestellt. Neben Marinitoga zählen noch die Gattungen Defluviitoga, Geotoga, Oceanotoga, Petrotoga und Tepiditoga zu der Familie.
Petrotogaceae zählt zu der Ordnung Petrotogales der Klasse Thermotogae innerhalb des Phylums Thermotogota. Die Familie wurde im Jahr 2014 eingeführt. In der Klasse Thermotogae sind vier Ordnungen enthalten: Kosmotogales, Mesoaciditogales, Petrotogales und die Thermotogales. Die Thermotogae werden phylogenetisch als ein sehr alter Zweig der Bakterien angesehen.
Es folgt eine Liste der Arten gemäß LPSN (Stand 10. November 2026):
Marinitoga Wery et al. 2001
Marinitoga-Arten sind weltweit verbreitet, scheinen aber auf hydrothermale Umgebungen beschränkt zu sein. Arten wurden aus Hydrothermalquellen der Tiefsee isoliert, einige wurden auch aus flachen Hydrothermalfeldern isoliert. Die Fundorte umfassen den Mittelatlantischen Rücken, den Mohn-Rücken in der Norwegisch-Grönländischen See, den [[Vorschaubild für Liparische Inseln Liparische Inseln|Äolischen Archipel]], den Südindischen Ozean, den Ostpazifischen Rücken, den Mariner-Tiefseeschlot im südlichen Lau-Becken und den Okinawa-Trog. Marinitoga piezophila ist nicht nur thermophil, sondern auch piezophil („druckliebend“), es erreicht sein maximales Wachstum bei einem Druck von 40 MPa (Megapascal). Der Typstamm wurde in der Nähe eines aktiven hydrothermalen Quelle an einem Standort namens „Grandbonum“ auf dem ostpazifischen Rücken in einer Tiefe von 2630 Metern isoliert. Hier herrscht ein Druck von 26 Mpa. Die Zellteilungen von M. piezophila verliefen unter normalen atmosphärischem Druck sehr langsam und die Zellmorphologie war deutlich verändert. Das Genom von Marinitoga piezophila KA3, wie auch von Marinitoga camini, wurde vollständig sequenziert. Andere in der Tiefsee vorkommenden und hohen Druck tolerierende Arten, deren DNA sequenziert wurde, sind z. B. Shewanella benthica KT99, Moritella sp. PE36, Desulfovibrio piezophilus und Colwellia sp. MT41.
In den Genomen von Marinitoga piezophila und M. camini sind Siphoviren-ähnliche Proviren enthalten. Diese genetischen Elemente sind einander in Sequenz und Struktur ähnlich. Zum Beispiel produziert MPV1 von Marinitoga piezophila Virionen, die im Zellplasma der M. piezophila-Zellen ein Plasmid bilden können. Ein Plasmid ist ein kleines, extrachromosomales DNA-Molekül, es gehört also nicht zum Bakterienchromosom selber. Plasmide können zwischen verschiedenen Bakterien ausgetauscht werden, so dass MPV1 und andere seiner Art eine wichtige Rolle beim horizontalen Gentransfer (HGT, auch als lateraler Gentransfer LGT bezeichnet) spielen könnten; auch zwischen verschiedenen genetisch weit entfernten Arten von Bakterien. Von den Genen für MPV1 weisen mehr als 60 % die höchste Übereinstimmung mit Genen von Arten der Abteilung Bacillota [Firmicutes] und den Bakteriophagen dieser Abteilung auf. Diese Beobachtung deutet auf eine Rolle der Viren beim lateralen Gentransfer zwischen Thermotogota und Bacillota hin.