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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-6048
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.10436
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 6 November 2006 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Robert (Prof. Dr.) Huber |
| Tag der Prüfung: | 28 Oktober 2005 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin |
| Stichwörter / Keywords: | Crenarchaeota , Sippenauer Moor , Schwefelquelle , Bakterien , Biozönose , Archaeen , Thiothrix , psychrophil , mikrobielle Lebensgemeinschaft , sulfidische Quellen , Crenarchaeota , Archaea , Sulfidic springs , Psychrophilic , Microbial community |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 10436 |
Zusammenfassung (Deutsch)
In den kalten (~10°C), sulfidischen Quellen des Naturschutzgebietes Sippenauer Moor in der Nähe von Regensburg, Bayern, Deutschland, wurde eine charakteristisch strukturierte Lebensgemeinschaft aus drei verschiedenen Organismen gefunden. Diese Lebensgemeinschaft besteht aus zwei Vertreter der Bakterien (Thiothrix sp. und Sip100, ein Vertreter der Cytophagales) und einem Crenarchaeon. Die ...
Zusammenfassung (Deutsch)
In den kalten (~10°C), sulfidischen Quellen des Naturschutzgebietes Sippenauer Moor in der Nähe von Regensburg, Bayern, Deutschland, wurde eine charakteristisch strukturierte Lebensgemeinschaft aus drei verschiedenen Organismen gefunden. Diese Lebensgemeinschaft besteht aus zwei Vertreter der Bakterien (Thiothrix sp. und Sip100, ein Vertreter der Cytophagales) und einem Crenarchaeon. Die Organismen sind dabei jeweils in einem charakteristischen 90°-Winkel an die anderen Organismen angehaftet. Durch ein neu entwickeltes in-situ Kultivierungssystem ist es gelungen, die zeitliche Abfolge der Bildung dieser charakteristischen Lebensgemeinschaft aufzuklären. Thiothrix bildet durch die Anheftung seiner langen Filamente mit Hilfe von �holdfast material� den Grundstein zur Besiedelung des Kultivierungssystems. Danach heften sich Sip100-Zellen im 90°-Winkel an die Thiothrix-Filamente. Wird eine bestimmte Zellzahl erreicht, werden die Sip100-Zellen von möglicherweise parasitären crenarchaeellen Zellen im 90°-Winkel besiedelt. Die Untersuchungen deuten darauf hin, dass sowohl die Beziehung zwischen Thiothrix und Sip100 als auch die des Crenarchaeons zu Sip100 von parasitischer Natur sind.
Als Ersatz für die Thiothrix-Filamente kann die Rotalge Batrachospermum sp. fungieren. Sip100-Zellen heften sich dann an die Scheitelzellen der Alge an und verstoffwechseln höchstwahrscheinlich die von der Rotalge ausgeschiedenen Biopolymere. Auch hier sind die Sip100-Zellen wieder rechtwinklig mit den Crenarchaeota besetzt.
Neben dem mikroskopischen Auffinden von Crenarchaeota im Sippenauer Moor mittels FISH konnten diese auch über phylogenetische Untersuchungen des 16S rRNA-Gens nachgewiesen werden.
Durch den Einsatz des Lasermikroskops mit integrierter Objektivkühlung zur Zellvereinzelung wurden Sip100 und drei weitere Vertreter der CFB-Gruppe in Reinkultur gebracht; durch Standard-Isolationsmethoden war es nicht möglich diese Mikroorganismen zu isolieren. Dadurch konnten Anreicherungsansätze mit Sip100 durchgeführt werden, durch die das Crenarchaeon kurzzeitig im Labor kultiviert werden konnte. So wurden erste physiologische Daten des Crenarchaeons erhalten; aufgrund seiner niedrigen Wachstumstemperatur (~10°C) handelt es sich vermutlich um einen psychrophilen Vertreter der Crenarchaeota. Durch Produktion von spezifischen Antikörpern und Gensonden gegen Sip100 konnte sowohl die spezifische Bindung des Crenarchaeons an Sip100 bewiesen, als auch neue Isolationsmethoden (Immuno-magnetische Zellvereinzelung; Verwendung des Zellsorters) durchgeführt werden.
Durch Langzeit-Inkubationsversuche mit Proben aus kalten (~10°C), sulfidischen Gewässern des Sippenauer Moors und des Islinger Mühlbachs in der Nähe von Regensburg, Bayern, Deutschland, konnten des weiteren einige völlig neuartige Archaeen in stabilen Laborkulturen gezüchtet werden. Phylogenetische und elektronenmikrokopische Untersuchungen der Anreicherungskulturen zeigten, dass hier neue archaeelle Arten, Gattungen und sogar Ordnungen in stabiler Laborkultur erhalten wurden, obwohl diese im Biotop kaum lichtmikroskopisch nachweisbar waren.
Aus Anreicherungskulturen wurde zum ersten Mal ein psychrotoleranter methanogener Organismus mit Hilfe des Lasermikroskops mit integrierter Objektivkühlung vereinzelt und es wurde der Name �Methanomethylovorans psychrotolerans� vorgeschlagen.
Durch die Untersuchungen dieser Arbeit konnten Einblicke in den komplexen Lebenskreislauf bisher unbekannter kälteliebender Archaeen in neuartigen Organismengemeinschaften gewonnen werden. Zudem wurde die große Diversität von bisher unbekannten Archaeen, Bakterien und Lebensgemeinschaften in kalten Biotopen aufgezeigt.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
A characteristically shaped prokaryotic community consisting of three different organisms was discovered in cold (~10°C), sulfidic springs of the Sippenauer Moor nature reserve near Regensburg, Bavaria, Germany. The community consists of two bacteria (Thiothrix sp. and Sip100, a member of the Cytophagales) and one crenarchaeon. The different microorganisms attach to each other at a characteristic ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
A characteristically shaped prokaryotic community consisting of three different organisms was discovered in cold (~10°C), sulfidic springs of the Sippenauer Moor nature reserve near Regensburg, Bavaria, Germany. The community consists of two bacteria (Thiothrix sp. and Sip100, a member of the Cytophagales) and one crenarchaeon. The different microorganisms attach to each other at a characteristic 90°-angle.
The design and application of a new in situ cultivation method allowed to gain first insights in the cohesion mechanisms, lifestyle and chronology of the microbes involved in this prokaryotic community in nature. Thiothrix seems to play the initial role for the colonization of the new in situ cultivation system by the attachment of its filaments using �holdfast material�. Afterwards, Sip100-cells attach nearly perpendicular to the Thiothrix-filaments. At a certain cell density they are attacked by a possible crenarchaeal predator in a 90°-angle. Our results suggest that both, the relationship between Thiothrix and Sip100 and the relationship between the Crenarchaeon and Sip100 are of parasitic nature.
On the other hand, a red algae of the genus Batrachospermum could replace the Thiothrix-filaments in the community. The Sip100-cells attach perpendicularly to the distal cells of the algae and probably metabolize the secreted biopolymers of the algae. Again, the crenarchaeal cells attach perpendicular to the Sip100-cells.
The occurrence of Crenarchaeota in the Sippenauer Moor was proved with the FISH-independent method of environmental 16S rRNA gene sequence analysis.
Sip100 and three other members of the CFB-group were obtained in pure culture using the �optical tweezers� with an integrated objective cooling; it was not possible to isolate such microorganisms by using standard cultivation techniques. With isolate Sip100, first enrichment attempts were carried out, which allowed the cultivation of the Crenarchaeon for a short period of time. First physiological data of the Crenarchaeon were obtained; due to its low growth temperature (~10°C) it could be assumed that the Crenarchaeon is psychrophilic.
Specific antibodies and FISH-probes against Sip100 showed the specific binding of crenarchaeell cells to Sip100-cells and new isolation methods (magnetic immunoseparation; use of FACS) were established.
Long-time incubation experiments with samples from cold (~10°C), sulfidic springs of the Sippenauer Moor and Islinger Mühlbach near Regensburg, Bavaria, Germany allowed the successful cultivation of novel cold-loving archaea in a laboratory environment. Phylogenetic and electron-microscopic investigations of these enrichment cultures showed the presence of new species, genera and even orders in such cultures, though they were hardly detectable in the biotope using light-microscopical methods.
From the enrichment cultures, the first psychrotolerant methanogenic microorganism, tentatively named �Methanomethylovorans psychrotolerans� was isolated using the �optical tweezers� with integrated objective cooling.
This work allowed to gain first insights in the complex life-cycles of hitherto unknown cold-loving archaea in newly discovered microbial communities. In addition, the great diversity of so far unknown archaea, bacteria and prokaryotic communities in cold biotopes could be highlighted.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Nov 2020 12:59
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