Prochlorococcus marinus

Prochlorococcus marinus
Systematik
Abteilung: Cyanobakterien (Cyanobacteria) Ordnung: Prochlorales Familie: Prochlorococcaceae Gattung: Prochlorococcus Art: Prochlorococcus marinus
Wissenschaftlicher Name der Gattung
Prochlorococcus
S.W. Chisholm, S.L. Frankel, R. Goericke, R.J. Olson, B. Palenik, J.B. Waterbury, L. West-Johnsrud & E.R. Zettler
Wissenschaftlicher Name der Art
Prochlorococcus marinus
S.W. Chisholm, R.J. Olson, E.R. Zettler, J.B. Waterbury, R. Goericke & N. Welschmeyer

Prochlorococcus marinus ist die einzige bekannte und wissenschaftlich beschriebene Art der Gattung Prochlorococcus. Es handelt sich hierbei um vorwiegend marin verbreitete, Photosynthese betreibende Cyanobakterien. Prochlorococcus gehört zu den kleinsten bekannten autotrophen Organismen. Aufgrund seiner hohen Zellkonzentration von bis zu 200.000 Zellen in einem Tropfen Meerwasser handelt es sich nach aktuellem Forschungsstand um den häufigsten und zugleich am weitesten verbreiteten Organismus der Welt.

Merkmale

Die Zellen sind mit 0,5 bis 0,8 µm Durchmesser vergleichsweise klein. Sie gehören damit zu den kleinsten bekannten Photosynthese betreibenden Organismen und werden dem Picoplankton zugeordnet.^[1]

Das Genom von Prochlorococcus marinus wurde vollständig sequenziert.

Verbreitung

Prochlorococcus ist zahlenmäßig nach aktuellem Kenntnisstand der häufigste und am weitesten verbreitete Organismus der Welt.^[1] Die Zellen erreichen hohe Konzentrationen im Gewässer und stellen einen beträchtlichen Anteil des Bakterioplanktons aller Ozeane dar. Ein einziger Tropfen Meerwasser kann bis zu 200.000 Prochlorococcus-Zellen enthalten.^[1]

Die Bakterien sind besonders dominant innerhalb der 40er Breitengrade und hier vor allem in nährstoffarmen (oligotrophen) Gewässern.

Lebensweise und Ökologie

Als autotrophe Organismen steht Prochlorococcus am Beginn der Nahrungskette und ist für einen wesentlichen Teil der marinen Primärproduktion verantwortlich. Die Zellen teilen sich unter natürlichen Bedingungen statistisch betrachtet einmal täglich. Das bedeutet, dass jeden Tag 50 Prozent der gesamten Prochlorococcus-Biomasse in die marinen Nahrungsnetze eintreten.

Prochlorococcus realisiert hauptsächlich zwei ökologische Nischen. Neben oberflächennah lebenden Populationen findet man Photosynthese betreibende Zellen auch bis in Tiefen von über 150 Meter. Hier stehen weniger als 1 Prozent der oberflächennahen Lichtintensität zur Verfügung und das Elektromagnetische Spektrum des Lichtes enthält nur noch den Blauanteil. Diese Schwachlicht-adaptierten Zellen verfügen über spezielle Antennenpigmente, die auch blaues Licht geringer Intensität absorbieren können und ein Überleben ermöglichen. Entsprechend werden die Bakterien in zwei Gruppen eingeteilt: Mitglieder der low light (LL)-Gruppe besitzen ein höheres Verhältnis von Chlorophyll b2 : a2 als Mitglieder der high light (HL)-Gruppe. Die Gruppen unterscheiden sich außerdem in ihren Stickstoff- und Phosphatanforderungen sowie in ihrer Sensibilität gegenüber Kupferverbindungen und Viren.

Systematik

Analyse mittels Durchflusszytometrie einer Meerwasserprobe, in der drei unterschiedliche Picoplanktongruppen erkennbar sind (Prochlorococcus, Synechococcus und Pico-Eukaryoten

Prochlorococcus wurde erstmalig 1988 von Sallie W. Chisholm (Massachusetts Institute of Technology), Robert J. Olson (Woods Hole Oceanographic Institution) und weiteren Mitarbeitern in der Sargassosee mittels Durchflusszytometrie entdeckt, isoliert und beschrieben.^[2]

Ursprünglich hielt man Prochlorococcus für einen Verwandten von Prochloron und anderen Chlorophyll b enthaltenden Bakterien, sodass auch die hier verwendete Systematik nach NCBI die Gattung in die Prochlorophyten (Prochlorales) einreiht. Anhand ihrer rRNA-Sequenzen erkannte man jedoch, dass es sich bei Prochlorococcus um eine eigenständige Gruppe unter den Cyanobakterien handelt. Die Licht absorbierenden Pigmente der Bakterien bestehen hauptsächlich aus Divinyl-Derivaten des Chlorophylls a (Chl a2) und b (Chl b2), sie enthalten jedoch keine Mono-Vinyl-Chlorophylle.

Belege

1. ↑ ^{a b c} Thomas M. Smith, Robert L. Smith: Ökologie. Pearson Studium, München 2009; S.447. ISBN 978-3-8273-7313-7.
2. ↑ S. W. Chisholm, R. J. Olson, E. R. Zettler, J. Waterbury, R. Goericke, N. Welschmeyer: A novel free-living prochlorophyte occurs at high cell concentrations in the oceanic euphotic zone. In: Nature Bd. 334, 1988, S. 340–343. doi:10.1038/334340a0

Weblinks

• Steve Nadis: The Cells That Rule the Seas. Scientific American Magazine, Dezember 2003.
• Algaebase-Eintrag Prochlorococcus S.W. Chisholm et al. 1992.