Vulcanisaeta

Vulcanisaeta
REM-Aufnahme von V. distributa IC-017T
Systematik
Reich: TACK-Superphylum (Thermoproteati) Stamm: Thermoproteota Klasse: Thermoprotei Ordnung: Thermoproteales Familie: Thermoproteaceae Gattung: Vulcanisaeta
Wissenschaftlicher Name
Vulcanisaeta
Itoh, Suzuki & Nakase, 2002

Vulcanisaeta ist eine Gattung von Archaeen aus der Familie Thermoproteaceae in der Klasse Thermoprotei. Typusart ist Vulcanisaeta distributa.

Beschreibung und Entdeckung

Vulcanisaeta ist eine Gattung anaerober, heterotropher, hyperthermophiler Archaeon. Diese Mikroorganismen wachsen optimal bei 85–90 °C und einem pH-Wert von 4,0–4,5. Der erste Vertreter, V. distributa IC-017 (alias DSM 14429 oder JCM 11212) wurde aus Proben isoliert, die direkt aus Solfatara-Feldern (d. h. aus Rohrleitungen mit heißem Quellwasser) vom Vulkantal Owakudani (auch Ohwakudani, japanisch 大涌谷) in der Präfektur Kanagawa im Osten Japans entnommen wurden.

Genom

Es wurden bereits mehrere Genome von Vulcanisaeta-Arten sqquenziert, darunter auch V. distributa IC-017 (alias DSM 14429). Dessen Genom hat eine Länge von 2.374.137 bp (Basenpaaren). Der GC-Gehalt der sequenzierten Genome liegt zwischen 44 und 46 % und scheint damit geringer zu sein als bei anderen Vertretern der Familie Thermoproteaceae.

Zellstruktur und Metabolismus

Die Zellen der Vulcanisaeta-Mitglieder sind gerade bis leicht gekrümmte Stäbchen mit einer Länge von 0,4 bis 0,6 μm. In einigen Fällen sind die Zellen verzweigt oder tragen an den Enden kugelförmige Körper. Diese Organismen nutzen Maltose, Stärke, Malate (Salze und Ester der Äpfelsäure), Hefeextrakt, Pepton, Rindfleischextrakt, Casaminosäuren und Gelatine als Kohlenstoffquellen: Dagegen können sie D-Arabinose, D-Fructose, Lactose, Saccharose, D-Xylose, Acetat, Butyrat, Formiat, Fumarat, Propionat, Pyruvat, Succinat, Methanol, Formamid, Methylamin und Trimethylamin nicht verwerten. Als Elektronenakzeptor kann Schwefel und Thiosulfat dienen. Im Gegensatz zu einigen anderen genetisch ähnlichen Archaeen wie Thermocladium oder Caldivirga wächst Vulcanisaeta im Medium auch ohne Vitaminmischung oder Archaeen-Zellextraktlösung.

Ökologie

Stämme von Vulcanisaeta wurden zuerst in heißen Quellen in Japan gefunden. Obwohl diese Organismen die häufigsten stäbchenförmigen Thermoproteota (alias „Crenarchaeota“) unter den Isolaten aus heißen Quellen in Japan sind, wurden sie (im Gegensatz zu den Gattungen Thermoproteus und Pyrobaculum) lange Zeit in anderen Ländern nicht isoliert. Inzwischen gibt es aber auch Vulcanisaeta zugeordnete Gensequenzen u. a. von Taiwan, Kamtschatka, dem Vulkan Mayon (Philippinen), dem Yellowstone-Nationalpark (USA) und dem Los Azufres Geothermalfeld (Mexiko) – näheres s. u.

Artenliste

Die derzeit akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN), sowie dem U.S. National Center for Biotechnology Information (NCBI) und der Genome Taxonomy Database (GTDB). Die folgende auszugsweise Liste hat den Stand 5. November 2025:

Gattung Vulcanisaeta Itoh et al. 2002^(L,N,G)

• Spezies Vulcanisaeta distributa Itoh et al. 2002^(L,N,G) [Vulcanisaeta plures^(N)] (Typusart^(L,G))
  • Stamm DSM 14429^(L,N,G) alias IC-017; JCM 11212 oder NBRC 100878^(L,N)
    – Fundort: Solfatara-Felder im Vulkantal Owakudani (auch Ohwakudani, japanisch 大涌谷), Präfektur Kanagawa, Japan.^(N)
  • Stamm JCM 11213^(N,G) – in der GTDB ohne Zuordnung zu einer Spezies
  • Stamm JCM 11215^(N,G) – in der GTDB ohne Zuordnung zu einer Spezies

• Spezies Vulcanisaeta distributa_E^(G) – in der GTDB abgetrennt (nicht in der NCBI-Taxonomie)
  • Stamm JCM 11216^(N,G)

• Spezies Vulcanisaeta distributa_B^(G) – in der GTDB abgetrennt (nicht in der NCBI-Taxonomie)
  • Stamm JCM 11217^(N,G)

• Spezies „Vulcanisaeta moutnovskia“ Gumerov et al. 2011^(L,N,G) oder Prokofeva 2006^(N)
  • Stamm 768-28^(L,N,G)
    – Fundort: Solfatarfeld in der Nähe des Vulkans Mutnowski, Kamtschatka^(N,L)
  • Stamm KMA_Bin31^(N,G)
    – Fundort: Metagenom vom Sediment einer sauer-heißen Quelle am Vulkan Mutnowski, Kamtschatka^(N)

• Spezies Vulcanisaeta souniana Itoh et al. 2002^(L,N,G)
  • Stamm IC-059^(L,N,G) alias DSM 14430 oder NBRC 100879^(L,N)
    – Fundort: Berg Sōunzan (japanisch 早雲山) im Hakone-Gebiet^(L)
  • Stamm JCM 11219^(L,N,G) – bei LPSN und NCBI ein Alias von IC-059

• Spezies Vulcanisaeta thermophila Yim et al. 2015^(L,N) [Vulcanisaeta sp. CBA1501^(N)]
  • Stamm CBA1501^(L,N,G) alias ATCC BAA-2415 oder JCM 17228^(L,N)
    – Fundort: Vulkan Mayon, Philippinen^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp001316245^(G) [Vulcanisaeta sp. JCM 14467^(N)]
  • Stamm JCM 14467^(N,G)

• Spezies Vulcanisaeta sp001316265^(G) [Vulcanisaeta sp. JCM 16159^(N)]
  • Stamm JCM 16159^(N,G)

• Spezies Vulcanisaeta sp001516765^(G) [Vulcanisaeta sp. MG_3^(N), Vulcanisaeta sp. JCHS_4^(N)]
  • Stamm MG_3^(N,G)
    – Fundort: Metagenom der Thermalquelle Monarch Geyser (MG_3), Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm JCHS_4^(N,G)
    – Fundort: Metagenom der Thermalquelle nördlich der Broad Creek gegenüber den Josephs Coat Springs Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm CP.2020.0m.Bin.8^(N,G)
    – Fundort: Cinder Pool, im Bogen des Tantalus Creek nordwestlich vom Constant Geyser, One Hundred Spring Plain (OSP), Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm RBS.bin.3^(N,G)
    – Fundort: Red Bubbler Spring am Tantalus Creek, West-Südwest vom Rediscovered Geyser Norris-Geysir-Becken, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm RSEP3^(N,G)
    – Fundort: Heißes Quellwasser im Yellowstone Lake, westlich von Dot Island, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm RBP.bin.2^(N,G)
    – Fundort: Red Bubbler Spring (s. o.)^(N)
  • Stamm EvPrim.Bin17^(N,G)
    – Fundort: Evening Primrose Hot Spring, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)
  • Stamm RSNS2^(G)
    – Fundort: Sediment einer heißen Quelle im Yellowstone Lake, westlich von Dot Island (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2020.9m.Bin.7^(G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2020.15m.Bin.2^(G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2020.15m.Bin.2^(G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm RSNP8^(G)
    – Fundort: Heißes Quellwasser im Yellowstone Lake, westlich von Dot Island (s. o.)^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp002496475^(G) [Vulcanisaeta sp. UBA163^(N)]
  • Stamm UBA163^(N,G)
    – Fundort: Thermalquelle Shi-Huang-Ping (SHP), (alias Szehuangtzeping), eine sauer-heiße Quelle der Datun-Vulkangruppe (大屯火山群, Tatun Volcanic Group, TVG), Nord-Taiwan^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp022014875^(G)
  • Stamm CP.2020.15m.Bin.6^(N,G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2016.15m.Bin.3^(N,G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2016.9m.Bin.4^(N,G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm RSNS20^(N,G)
    – Fundort: Heißes Quellwasser im Yellowstone Lake, westlich von Dot Island (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2020.0m.Bin.3^(N,G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm CP.2020.9m.Bin.6^(N,G)
    – Fundort: Cinder Pool (s. o.)^(N)
  • Stamm RSNP4^(N,G)
    – Fundort: Heißes Quellwasser im Yellowstone Lake, westlich von Dot Island (s. o.)^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp023256215^(G)
  • Stamm KMA_Bin30^(N,G)
    – Fundort: Heißes Quellwasser beim Vulkan Mutnowski, Kamtschatka^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp. 3102-1^(N)
  • Stamm 3102-1^(N)
    – Fundort: Heißes Quellwasser beim Vulkan Mutnowski, Kamtschatka^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp. AZ3^(N)
  • Stamm AZ3^(N)
    – Fundort: Metagenom einer heißen Quelle im Los Azufres Geothermalfeld, Bundesstaat Michoacán, Mexiko^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp. CIS_19^(N)
  • Stamm CIS_19^(N)
    – Fundort: Metagenom der Thermalquelle Cistern Spring, Norris-Geysir-Becken, Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp. EB80^(N)
  • Stamm EB80^(N,G)
    – Fundort: Eine heiße Quelle im Yellowstone-Nationalpark, Wyoming, USA

• Spezies Vulcanisaeta sp. JCM 16161^(N)
  • Stamm JCM 16161^(N,G)

• Spezies Vulcanisaeta sp. OSP_8^(N)
  • Stamm OSP_8^(N)
    – Fundort: Metagenom einer terrestrischen heißen Quelle, nördlich des Constant Geyser, One Hundred Spring Plain (OSP), Yellowstone-Nationalpark, USA^(N)

• Spezies Vulcanisaeta sp. …^(N)

(L) – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)

(N) – Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI)

(G) – Genome Taxonomy Database (GTDB)

Der erstgenannte Stamm ist jeweils der Referenzstamm (Typstamm).

Etymologie

Der Gattungsname Vulcanisaeta ist neulateinisch und setzt sich zusammen aus dem Adjektiv vulcanicus ‚vulkanisch‘ und lateinisch saeta ‚Haar‘, ‚Borste‘; er verweist damit auf die stäbchenfrömigen (gelegentlich verzweigten) Zellen, die in vulkanischen Umgebungen vorkommen.

• Das Art-Epitheton distributa ist lateinisch und bedeutet ‚verbreitet‘, es verweist auf die weiter Verbreitung von Stämmen dieser Art (in Japan, inzwischen mit verwandten Spezies auch darüber hinaus).
• Das Art-Epitheton moutnovskia ist neulateinisch und verweist auf den Ort der Isolation dieser Art, ein Solfatarfeld am Vulkan Mutnowski, auf Kamtschatka.
• Das Art-Epitheton souniana ist auch neulateinisch und verwaist auf den japanischen Feldherrn Hōjō Sōun (1432–1519), nach dem der Berg Sōunzan (japanisch 早雲山), wo diese Art erstmals isoliert wurde.
• Das Art-Epitheton thermophila, ebenfalls neulateinisch, leitet sich ab von altgriechisch θέρμη thermê, deutsch ‚Hitze‘ und φίλος philos, lateinisch philus ‚Freund‘, ‚liebend‘, bedeutet also ‚hitzeliebend‘.

Phylogenie

Einzelnachweise

1. 1 2 3 4 5 Konstantinos Mavromatis, Johannes Sikorski, Elke Pa​bst, Hazuki Teshima, Alla Lapidus, Susan Lucas, Matt Nolan, Tijana Glavina Del Rio, Jan-Fang Cheng, David Bruce, Lynne Goodwin, Sam Pitluck, Konstantinos Liolios, Natalia Ivanova, Natalia Mikhailova, Amrita Pati, Amy Chen, Krishna Palaniappan, Miriam Land, Loren Hauser, Yun-Juan Chang, Cynthia D. Jeffries, Manfred Rohde, Stefan Spring, Markus Göker, Reinhard Wirth, Tanja Woyke, James Bristow, Jonathan A. Eisen, Victor Markowitz, Philip Hugenholtz, Hans-Peter Klenk, Nikos C. Kyrpides: Complete genome sequence of Vulcanisaeta distributa type strain (IC-017^T). In: Standards in Genomic Sciences, Band 3, Nr. 2, 31. Oktober 2010, S. 117–125, ISSN 2524-6372; doi:10.4056/sigs.1113067, PMC 3035369 (freier Volltext), PMID 21304741 (englisch).
2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Takashi Itoh, Ken-ichiro Suzuki, Takashi Nakase: Vulcanisaeta distributa gen. nov., sp. nov., and Vulcanisaeta souniana sp. nov., hyperthermophilic, rod-shaped crenarchaeotes isolated from hot springs in Japan. In: Internationa Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 52. Jahrgang, Nr. 4, 1. Juli 2002, S. 1097–1104, doi:10.1099/ijs.0.02152-0, PMID 12148613 (englisch). 
3. 1 2 3 4 5 6 7 8 LPSN: Genus Vulcanisaeta Itoh et al. 2002.
4. 1 2 3 GTDB: Vulcanisaeta.
5. 1 2 3 4 5 6 NCBI Taxonomy Browser: Vulcanisaeta. Details: Vulcanisaeta Itoh et al. 2002. Rank: genus. Graphisch: Vulcanisaeta. Auf: Lifemap.
6. 1 2 Owakudani 大涌谷. Auf Japan Travel (japan.travel).
7. 1 2 3 BacDive: Vulcanisaeta distributa IC-017 is an anaerobe, hyperthermophilic archaeon that was isolated from hot spring. Culture col. no.: DSM 14429, JCM 11212, NBRC 100878. Mit Mikrophotographie (© HZI/Manfred Rohde).
8. ↑ Casaminosäuren. CAS:65072-OO-6 Casamino Acids. Auf: Merck (sigmaaldrich.com).
9. 1 2 Vadim M. Gumerov, Andrey V. Mardanov, Alexey V. Beletsky, Maria I. Prokofeva, Elizaveta A. Bonch-Osmolovskaya, Nikolai V. Ravin, Konstantin G. Skryabin: Complete genome sequence of "Vulcanisaeta moutnovskia" strain 768-28, a novel member of the hyperthermophilic crenarchaeal genus Vulcanisaeta. In: Journal of Bacteriology, Band 199, 19. April 2011, S. 2355–2356; doi:10.1128/jb.00237-11, PMID 21398550 (englisch).
10. 1 2 Kyung Ju​ne Yim, In-Tae Cha, Jin-Kyu Rhee, Hye Seon Song, Dong-Wook Hyun, Hae-Won Lee, Daekyung Kim, Kil-Nam Kim, Young-Do Nam, Myung-Ji Seo, Jin-Woo Bae, Seong Woon Roh: ​Vulcanisaeta thermophila sp. nov., a hyperthermophilic and acidophilic crenarchaeon isolated from solfataric soil. In: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, Band 65, Nr. 1, 1. Januar 2015, S. 201–205; doi:10.1099/ijs.0.065862-0, PMID 25323594 (englisch).
11. ↑ Monarch Geyser. Auf: MapCarta (de).
12. ↑ [ https://www.geonames.org/5829098/josephs-coat-springs.html Josephs Coat Springs]. GeoNames
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15. ↑ Dot Island. Auf: Mapcarta (de).
16. ↑ Evening Primrose Hot Spring. Auf: Google Maps.
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    • About. Abgerufen am 10. Mai 2023 (englisch). 
    • LTP_all tree (Newick Format). Abgerufen am 10. Mai 2023. 
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Weiterführende Literatur

• Zackary J. Jay, Jacob P. Beam, Mark A. Kozubal, Ryan deM. Jennings, Douglas B. Rusch, William P. Inskeep: The distribution, diversity and function of predominant Thermoproteales in high-temperature environments of Yellowstone National Park. In: Environmental Microbiology. 18. Jahrgang, Nr. 12, 30. April 2016, S. 4755–4769, doi:10.1111/1462-2920.13366, PMID 27130276 (englisch). 
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• S. Burggraf1, H. 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). 
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• Nikolay A. Chernyh, Sinje Neukirchen, Evgenii N. Frolov, Filipa L. Sousa, Margarita L. Miroshnichenko, Alexander Y. Merkel, Nikolay V. Pimenov, Dimitry Y. Sorokin, Sergio Ciordia, María Carmen Mena, Manuel Ferrer, Peter N. Golyshin, Alexander V. Lebedinsky, Inês A. Cardoso Pereira & Elizaveta A. Bonch-Osmolovskaya: Dissimilatory sulfate reduction in the archaeon ‘Candidatus Vulcanisaeta moutnovskia’ sheds light on the evolution of sulfur metabolism. In: Nature Microbiology, Band 5, 17. August 2020, S. 1428–1438; doi:10.1038/s41564-020-0776-z (englisch).