Caldisphaera
# Caldisphaera

Caldisphaera ist eine Gattung von Mikroorganismen. Die Arten können Schwefel als Energiequelle nutzen. Als Kohlenstoffquelle werden organische Substanzen genutzt. Caldisphaera zählt zu der Gruppe der Archaeen. Die auch als Archaebakterien bezeichnete Gruppe besitzt, wie auch die Bakterien (Bacteria), keinen Zellkern, sie zählen zu den Prokaryonten. Vertreter von Caldisphaera benötigen hohe Temperaturen für das Wachstum. So zeigt „Caldisphaera draconis“ optimales Wachstum bei Temperaturen von 70–72 °C. Sie benötigen weiterhin Umgebungen mit hohen Säuregehalt. Vertreter der Gattung wurden u. a. in thermalen Quellen im Yellowstone-Nationalpark isoliert.

## Merkmale

Die Zellen sind kokkenförmig und treten einzeln oder paarweise auf. Flagellen sind nicht vorhanden. Ein isolierter Stamm kann Pili bilden.

## Stoffwechsel

Caldisphaera ist anaerob, d. h. Sauerstoff wird nicht toleriert. Ein Stamm von C. lagunensis ist hierbei eine Ausnahme, er zeigt auch Wachstum in einer sauerstoffarmen Umgebung (bis zu 2 % O$_2$). Arten können zur Energiegewinnung elementaren Schwefel (S$^0$) zu Schwefelwasserstoff reduzieren, man spricht von der Schwefelatmung. Elementarer Schwefel wird hierbei zu Schwefelwasserstoff (H$_2$S) reduziert. Wenn kein Schwefel vorhanden ist, kann die Fermentation (auch als Gärung bezeichnet) durchgeführt werden.
Die Arten benötigen hohe Temperaturen für das Wachstum, sie sind thermophil. C. lagunesis zeigt optimales Wachstum bei 70–78 °C, „C. draconis“ bei 70–72 °C. Des Weiteren benötigen sie saure Umgebungen, C. lagunesis benötigt für das Wachstum pH-Werte von 2,3–5,4.
Die Gattung besitzt cyklische und acyklische Glycerol-Dialkyl-Glycerol-Tetraether-Lipide (englisch Glycerol dialkyl glycerol tetraethers, GDGTs). C. lagunensis enthält Norspermidin und Spermidin sowie Agmatin als die wichtigsten Polyaminbestandteile.

## Ökologie

„Caldisphaera draconis“ wurde im Dragon Spring im Norris-Geysir-Becken, Yellowstone-Nationalpark, gefunden. Hier sind elementarer Schwefel und gelöste organischen Kohlenstoffverbindung vorhanden. Funde von C. lagunensis stammen aus sauren, heißen Quellen und Solfataren. Weitere Stämme von Caldisphaera wurden aus vulkanisch-sauren heißen Quellen auf den Philippinen und in den USA isoliert, und verwandte 16S-rRNA-Proben wurden in ähnlichen geothermischen Habitaten in Japan, Russland und Taiwan nachgewiesen. Solche Umgebungen sind im Allgemeinen anaerob und enthalten Ablagerungen von elementarem Schwefel, der durch die Schwefelatmung von Caldisphaera genutzt werden kann. Als Kohlenstoffquelle für die Fermentation können Reste von abgestorbenen Archaeen- und Bakterienzellen oder andere organische Stoffe genutzt werden. Die Art „C. draconis“ wurde vom Nadelstreu der Küsten-Kiefer (Pinus contorta) nachgewiesen und ist hier am Abbau der für andere Organismen schwierig zu nutzenden Nadeln beteiligt. Die Nadeln enthalten den für das Bakterium wichtigen Schwefel und organische Verbindungen als Kohlenstoffquelle.
Es wurden auch mit denen von Caldisphaera verwandte 16S-rRNA-Proben in Tiefsee-Schloten gefunden.
Die Gattung Caldisphaera zählt zu den sogenannten thermoacidophilen Mikroorganismen, neben hohen Temperaturen werden auch stark saure Umgebungen benötigt. C. lagunensis zeigt optimales Wachstum bei pH-Werten von 3,5–4,0 und Temperaturen von 70–80 °C. Optimale pH-Werte und Temperaturen für „C. draconis“ sind 2,5–3,0 pH und 70–72 °C. Andere thermoacidophile Archaeen innerhalb der Klasse Thermarchaeota sind z. B. Arten von Acidianus (70–85 °C und 0.8–2.5 pH), von der nah verwandten Gattung Acidilobus (80 °C und 3.5–3.8 pH), Metallosphaera (65–75 °C, 2.5–4.0 pH) und Sulfolobus (65–80 °C, 2.0–3.5 pH). Bei den Bakterien sind es z. B. Alicyclobacillus (45–60 °C, 3.0–4.0 pH) und Hydrogenobaculum (65 °C, 3.0 pH).

## Systematik

Caldisphaera zählt zu den Archaebakterien (Archaea) und wurde 2003 zuerst beschrieben. Die Gattung wurde zunächst zu der neu aufgestellten Familie Caldisphaeraceae gestellt, später wurde sie den Acidilobaceae zugeordnet. Die Familie zählt zu den Thermoproteota (früher als Crenarchaeota bezeichnet).

## Namensgebung

Der Gattungsname Caldus kommt „Caldus“, das lateinische Wort für „heiß“, und dem griechischen Wort „Sphaîra“ für „Kugel“. Caldisphaera bedeutet also soviel wie „eine heiße kugelförmige Zelle“.