Prometheoarchaeum syntrophicum
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Candidateus Prometheoarchaeum syntrophicum (kurz Prometheoarchaeum syntrophicum, mit Referenzstamm MK-D1) ist eine vorgeschlagene Spezies von Archaeen (früher: Archaebakterien) aus dem Stamm (Phylum) Lokiarchaeota. Diese Archaeenart geht mit Alphaproteobakterien der Gattung Halodesulfovibrio (Ordnung Desulfovibrionales) und weiteren Archaeen der Gattung Methanogenium (Euryarchaeota) eine symbiotische Beziehung zwischen drei Partnern ein.[1]
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Protheoarchaeum syntrophicum, künstlerische Nachbildung in Plastilin. | ||||||||||||
| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Prometheoarchaeum syntrophicum | ||||||||||||
| Imachi et al. 2020 |
Die symbiontische Beziehung zwischen dem Lokiarchaeoten Prometheoarchaeum syntrophicum und dem Alphaproteobacterium Halodesulfovibrio ähnelt der symbiotischen Beziehung zwischen dem Zellplasma und den Mitochondrien in den kernhaltigen Zellen der Kernzeller (Eukaryonta), zu denen auch der Mensch gehört. Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Kernzeller.
Nach heutigem Stand sind die nächsten Vorfahren des Zellplasmas der Kernzeller die Heimdallarchaeoten und die nächsten Vorfahren der Mitochondrien der Kernzeller die Rickettsien. Wie der Zellkern der Kernzeller entstand ist ungeklärt.
Der Name Prometheoarchaeum spielt auf den Titanen Prometheus („der Vorausdenkende“) an, der der griechischen Sage zufolge, das Feuer aus dem Wohnsitz der griechischen Götter, dem Olymp, den Menschen auf die Erde brachte. Die Bezeichnung Archaeum verweist auf die Urbakterien, die Archaebakterien, die heute Archaeonten, zu deutsch „ursprünglich Seiende“, genannt werden. Der Namenszusatz syntrophicum bedeutet sich gemeinsam, also zusammen mit dem anderen Cosymbionten, sich ernährend.
Der Stamm der Lokiarchaeota wurde erst 2005 während einer Expedition zu Lokis Schloss, einer Gruppe von fünf aktiven hydrothermalen Schloten (Rauchern) in der Nähe des Mittelatlantischen Rückens am 73° Breitengrad in 2352 m Tiefe zwischen Grönland und Norwegen, entdeckt.[2]
2015 entdeckte man bei diesem Stamm DNA-Fragmente, die auf eine nahe Verwandtschaft mit den Kernzellern (Eukaryonta) hindeuteten. Zu den Genen, die beiden Gruppen gemeinsam sind, gehören die Gene für Membrantransport, Vesikelbildung, Vesikeltransport, Ubiquitin und Zellskelett.
Die Lokiarchaeota gehören zum Überstamm (Superphylum) der Asgardarchaeota, die nach der Heimstätte der Asen dem Asgard in der Nordischen Mythologie benannt sind. Zu den Asgardarchaeota gehören weitere Stämme, die nach Göttern der nordischen Mythologie benannt sind, wie Thor, Odin, Loki, Heimdall und Hel.
2019 gelang es nach 12-jähriger Anstrengung einer japanischen Forschungsgruppe unter Masaru K. Nobu vom National Institute of Advanced Industrial Science and Technology in Tsukuba das in methanhaltigem Schlamm wachsendes Archaeon dauerhaft im Labor zu züchten. Zuvor hatte man 6 Jahre lang die Wachstumsbedingungen untersucht und dann das Archaeon zusammen mit seinen symbiotischen Partnern allmählich angereichert, bis man schließlich eine Kultur aus 13 % Prometheoarchaeum syntrophicum, 85 % Halodesulfovibrio und 2 % Methanogenium erhielt.
Prometheoarchaeum syntrophicum wächst natürlicherweise in Lagerstätten aus Methanhydrat in 2533 m Tiefe am Boden des Omine-Rückens (englisch Omine Ridge) im Nankai-Graben vor der Halbinsel Kii in Japan, wo die Proben des Stamms MK-D1 am 6. Mai 2006 entnommen wurden.[3]
Prometheoarchaeum besitzt einen kugelförmigen Körper von 300 bis 750 nm Durchmesser. Von diesem sprießen lange, gelegentlich verzweigte Fortsätze von 80 bis 100 nm Durchmesser, die direkten Kontakt zu dem Symbionten Halodesulfovibrio aufnehmen.
Prometheoarchaeum wächst in natürlicher Umgebung in 2500 m Tiefe bei 10° Celsius Umgebungstemperatur unter Ausschluss von Sauerstoff (Anaerobie) im Schlamm von Lagerstätten aus Methanhydrat. Methan ist bei diesen Druckverhältnissen in Kristallkäfigen (Clathraten) aus erstarrtem Wasser als Gashydrat (Methanhydrat) eingeschlossen und entweicht nur sehr langsam. Das Methan wird nicht von Prometheoarchaeum, sondern von den Cosymbionten Halodesulfovibrio und Methanogenium konsumiert. Prometheoarchaeum ist dabei nicht auf einen bestimmten Partner angewiesen, sondern kommt außer mit Halodesulfovibrio und Methanogenium, auch noch mit Methanobacterium zurecht (Symbionten-Promiskuität).
Prometheoarchaeum selbst ernährt sich durch Hydrolyse von Aminosäuren und Peptiden unter Freisetzung von Protonen p+, die auch Protia H+ (Singular: Protium) genannt werden. Protia sind sehr beweglich und aktiv, da sie keine Elektronenhülle besitzen.
In der Kultur wuchs Prometheoarchaeum am besten bei 20° Celsius und einem Nährmedium aus Caseinhydrolysat und Milchpulver.
Prometheoarchaeum wächst auch unter optimalen Bedingungen nur sehr langsam und teilt sich alle 2 bis 4 Wochen einmal, im Durchschnitt also alle 20 Tage einmal.
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