Parvarchaeum

„Candidatus Parvarchaeum“

Cryo-TEM-Aufnahme einer intakten ARMAN-4-Zelle (P. acidiphilum) aus einem Biofilm vom Iron Mountain, Kalifornien. Bild-Seitenlänge 576 nm

Systematik
Reich: Nanobdellati
Abteilung: „Candidatus Parvarchaeota“ (ARMAN-4 Group)
Klasse: Parvarchaeia
Ordnung: „Candidatus Parvarchaeales“
Familie: „Candidatus Parvarchaeaceae“
Gattung: „Candidatus Parvarchaeum“
Wissenschaftlicher Name der Ordnung
„Candidatus Parvarchaeales“
Rinke et al., 2021
Wissenschaftlicher Name der Familie
„Candidatus Parvarchaeaceae“
Rinke et al., 2021
Wissenschaftlicher Name der Gattung
„Candidatus Parvarchaeum“
Baker et al., 2010

„Candidatus Parvarchaeum“ ist eine Kandidaten-Gattung von Archaeen im Reich Nanobdellati (früher DPANN). Es gibt derzeit (Mitte Dezember 2025) keine kultivierbaren Vertreter der Gattung.

Beschreibung

Die Mitglieder (Kandidaten) der Gattung „Ca. Parvarchaeum“ sind Beispiele für die „Mikrobielle dunkle Materie“ – in na­tür­lichen Um­ge­bungen identifizierte, bislang nicht kultivierten Mikro­orga­nismen. Die Metagenomik hat in neuerer Zeit den Zugang zu Genomen dieser Mikroben ermöglicht, doch gibt es noch Wissens­lücken – insbesondere bei Archaeen, die relativ selten vorkommen und in extremen Um­ge­bungen leben. Die Mitglieder dieser Kan­didaten­gattung sind Beispiele für ultra­kleine Zellen mit einem Durch­mes­ser von weniger als 500 nm, deren Ab­stam­mungs­linien nahe der Grenze zwischen Thermo­proteati (früher „Crenarchaea“) und Methanobacteriati (früher „Euryarchaea“) verzweigen und in einer Vielzahl von sauren Ökosystemen nachgewiesen wurden. Im Jahr 2010 ver­öf­fent­lich­ten Brell J. Baker, Jillian F. Banfield et al. die nahezu vollständige Genome von drei Ab­stam­mungs­linien, die ursprünglich provisorisch pauschal als ARMAN (Archaeal Rich­mond Mine Acidophilic Nanoorganisms) bezeichnet wurden, und aus Umweltproben und einem Biofilmfiltrat stammten. Die Gene zweier dieser Linien gehören zu den kleinsten bis dato beschriebenen.

Für bis zu 45 % der 2010 sequenzierten Gene konnte keine (zu diesem Zeitpunkt) bekannte biologische Funktion abgeleitet werden, und nicht mehr als 63 % der vorhergesagten Proteine konnten einer damals aktuell überarbeiteten Gruppe orthologer Archaeen-Cluster zugeordnet werden. Einige zentrale Stoffwechselgene kommen in Thermoproteati („Crenarchaeota“) häufiger vor als in Methanobacteriati („Euryarchaeota“ sensu lato). Bis zu 21 % der Gene weisen die höchste Sequenzidentität mit bakteriellen(!) Genen auf, und 12 gehören sogar zu orthologen Clustern, die zuvor ausschließlich bei Bakterien bekannt waren.

Ein kleiner Teil der ausgeführten Rekonstruktionen per 3D-Kryoelektronentomographie zeigte deutlich die Durchdringung der ARMAN-Zellwand und der zytoplasmatischen Membranen durch „Ausstülpungen“ (englisch protuberances), die von Zellen der Archaeen-Ordnung Thermo­plasmatales als eine artenübergreifende Interaktion ausgingen. Weiter gibt es einzigartige interne röhrenförmige Strukturen (Organellen) Dies alles und die vielen Gene, die zuvor nur mit Thermoproteati („Crenarchaeota“) oder Bakterien in Verbindung gebracht wurden, deuten auf eine umfangreiche einzigartige Physiologie in diesen Nanobdellati- oder DPANN-Organismen hin, und damit dass sie sich etwa zu der Zeit verzweigten, als sich auch die Abstammungslinien der Thermoproteati („Crenarchaeota“) und Methanobacteriati („Euryarchaeota“) voneinander trennten.

Systematik

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: 24. Dezember 2025:

Ordnung „Candidatus Parvarchaeales“ Rinke et al., 2021(L,G)

Wo nicht anders angegeben ist der erste Stamm (bzw. das erste MAG) Typusstamm (englisch type strain) für die jeweilige Spezies.

Verbreitung

Abgesehen von der ursprünglichen Fundstelle Richmond Mine am Iron Mountain im Norden Kaliforniens stammen mit Ausnahme einiger unsicherer Kandidaten alle Funde (Gensequenzen) zu „Ca. Parvarchaeum“ von Minen in China, s. o. (was aber nicht notwendig die tatsächliche Verbreitung der Gattung widerspiegeln muss). Eine breitere Verteilung scheint es zudem in der näheren Verwandtschaft der Gattung zu geben.

Phylogenie

Basierend auf 120 Markerproteinen (GTDB 09-RS220)
 „Ca. Parvarchaeum“. 

„Ca. P. paracidiphilum“ corrig. Baker et al. 2010


 . 

„Ca. P. acidiphilum“ Baker et al. 2010


   

„Ca. P. tengchongense“ Rao et al. 2023




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Etymologie

Der vorgeschlagene Gattungsname Parv­ar­chae­um ist neulateinisch und zusammengesetzt aus lat. parvus ‚klein‘ und neulat. archaeum von altgriechisch ἀρχαῖον arkhaîon, deutsch ‚archaisch‘, ‚alt‘ ; es bedeutet also ‚kleine Archaeen‘ oder eine alte, archaische Lebensform kleiner Organismen.

Einzelnachweise

  1. ↑ Olga V. Golyshina, Stepan V. Toshchakov, Kira S. Makarova, Sergey N. Gavrilov, Aleksei A. Korzhenkov, Violetta La Cono, Erika Arcadi, Taras Y. Nechitaylo, Manuel Ferrer, Ilya V. Kublanov, Yuri I. Wolf, Michail M. Yakimov, Peter N. Golyshin: ‘ARMAN’ archaea depend on association with euryarchaeal host in culture and in situ. In: Nature Communications, Band 8, Nr. 60, 5. Juli 2017; doi:10.1038/s41467-017-00104-7, PMID 28680072, PMC 5498576 (freier Volltext).
  2. ↑ Christian Rinke, Serene Low, Ben J. Woodcroft, Jean-Baptiste Raina, Adam Skarshewski, Xuyen H. Le, Margaret K. Butler, Roman Stocker, Justin Seymour, Gene W. Tyson, Philip Hugenholtz: Validation of picogram- and femtogram-input DNA libraries for microscale metagenomics. In: PeerJ, Band 4,22. September 2016, doi:10.7717/peerj.2486, PDF (englisch). Siehe insbes. Fig. 6.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Brett J. Baker, Luis R. Comolli, Gregory J. Dick, Loren J. Hauser, Doug Hyatt, Brian D. Dill, Miriam L. Land, Nathan C. Verberkmoes, Robert L. Hettich, Jillian F. Banfield: Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea. In: PNAS, Band 107, Nr. 19, 11. Mai 2010, S. 8806​-8811; doi:10.1073/pnas.0914470107, PMC 2889320 (freier Volltext), PMID 20421484, Epub 26. April 2010 (englisch).
  4. 1 2 3 4 5 6 7 LPSN: Genus "Candidatus Parvarchaeum" Baker et al. 2010, Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ).
  5. 1 2 3 NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Parvarchaeum, Details: Candidatus Parvarchaeum Baker et al. 2010 (genus); graphisch: Candidatus Parvarchaeum, auf Lifemap.
  6. ↑ Luis R. Comolli, Brett J. Baker, Kenneth H. Downing, Cristina E. Siegerist, Jillian F. Banfield: Three-dimensional analysis of the structure and ecology of a novel, ultra-small archaeon. In: The ISME Journal, Band 3, Nr. 2, Februar 2009, S. 159–167; doi:10.1038/ismej.2008.99, PMID 18946497, Epub 23, Oktober 2008 (englisch).
  7. 1 2 GTDB: Parvarchaeum.
  8. 1 2 3 4 Tenchong Museum of Geothermy and Geology. Auf: Mapcarta (de).
  9. ↑ NCBI Nucleotide: Parvarchaeota NOT Parvarchaeum NOT China.
  10. ↑ Genome Taxonomy Database (GTDB) Release 09-RS220