Kapitel 3: Wärmeliebende Archaebakterien
Archaebakterien, die warmem, heißem, und kochendem Wasser angepasst sind. Archaebakterien, die sich von anorganischem Futter oder organischem Futter oder beiden ernähren. Warum gibt es Leben auf der Erde? Wie komplex waren die ersten lebenden Zellen? Was brauchte man, um sie zu erdenken und sie zu machen?
Thermoplasma
Thermoplasma acidophilum ist eine Hitze liebende Archaebakterie. Wo lebt sie jetzt? Was isst sie? Wie lang ist ihr Genom (DNA-Strang). Und seit wann lebt sie auf der Erde? Was haben Wissenschaftler darüber herausgefunden?
Die Zellen haben unregelmäßige Formen, sie variieren von kugelförmig (etwa 0,1-5 µm im Durchmesser) bis zu faserigen Strukturen. Die Zellen sind hauptsächlich beweglich und flagelliert. Gramnegativ. Diese Zellen haben keine starre Zellwand. Sie sind nur von einer cytoplasmatischen Membran umgeben. Obligatorisch thermoacidophil. Wuchs zwischen pH-Wert 0,5-4 bei 33-67°C. Sie wachsen in der Gegenwart von bis zu wenigstens 2% Salz. Obligatorisch heterotroph. Wuchs auf Auszügen von Hefe, Fleisch und Eubakterien und Archaebakterien. Sie kann aerob leben (wo es Sauerstoff gibt). Anaerober Wuchs wird stark durch elementarem Schwefel verbessert. Sie reduziert ihn zu H2S durch Schwefelatmung. Mitglieder der Gattung Thermoplasma hat man in selbsterhitzten Kohlemüllhalden und in sauren Solfatara-Feldern gefunden.
Gewöhnlich haben sie monopolare, montrichose Flagellen, aber manchmal beobachtet man auch Zellen mit vielen Flagellen. Auf festen Medien sind Kolonien von Thermoplasma normalerweise klein (etwa 0,5 mm im Durchmesser) und sind entweder farblos oder bräunlich. Thermoplasma spp.: Sind heterotrophe, wahlfreie anaerobe Thermophile. Sie brauchen Hefeauszug oder ähnliche Extrakte, um zu wachsen. Sie können auch wachsen, wenn sie Fleischextrakte oder bakterielle Auszüge bekommen.
Deshalb ernährt sich Thermoplasma in seiner natürlichen Heimat wahrscheinlich von verwesenden Zellen, von Organismen, die dort auch leben. Thermoplasma spp. wachsen als fakultative Anaeroben auf molekularem Schwefel durch Schwefelatmung, Bilden große Mengen von H2S. Die Wuchstemperaturen liegen zwischen 45 und 63°C bei T. acidophilum, und zwischen 33°C und 67°C bei T. volcanium. Die optimale Wuchstemperatur liegt bei 59°C. Beide Arten wachsen innerhalb eines pH-Wert-Bereiches von 0,4 bis 4 mit einem Optimum um pH2. - Segerer, A. H. und K. O. Stetter (1992:714-716).
Wie lang ist das Genom der Archaebakterie Thermoplasma acidophilum?
T. D. Brock und M. T. Madigan berichten: Das Genom von Thermoplasma ist äußerst klein, vielleicht das kleinste aller frei lebenden Bakterien. Die DNA von Thermoplasma hat ein molekulares Gewicht von 8·108. Christiansen et al. (1975) haben eine Genomgröße von Thermoplasma von etwa 109 Dalton ermittelt. Searcy und Doyle (1975) fanden eine noch kleinere Genomgröße, 8,4·109. Gemäß diesen Forschern hat die Thermoplasma DNA das kleinste Genom von allen nicht parasitischen Organismen, die man bis jetzt kennt." Brock, T. D. (1987:97); Brock und Madigan (1991:812, 813).
Claus Christiansen und Mitarbeiter berichten über Thermoplasma acidophilum: Die kalkulierte Genomgröße variierte innerhalb des schmalen Bereiches von 9,4·108 und 1,0·109 Dalton. Genomgröße von drei verschiedenen Rassen von Thermoplasma acidophilum: 9,4·108 Dalton, 9,7·108 Dalton, und 1,0·109 Dalton. (1975:100, Tabelle 1).
Wie viele Basenpaare DNA haben diese Genome? Wie lang sind sie? - Ein durchschnittliches Basenpaar hat ein molekulares Gewicht von 660. Und 3.000 Basenpaare (bp) sind 1 mm lang (Kronberg, A. und T. B. Baker, 1992:20).
8,0·108 Da = 1.212.121 bp = 404 mm lang
8,4·108 Da = 1.272.727 bp 424 mm lang
9,4·108 Da = 1.424.242 bp = 478 mm lang
9,7·108 Da =1.469.697 bp = 490 mm lang
1,0·109 Da = 1.515.151 bp = 505 mm lang
Was ist das Verhältnis von Inhalt (Volumen) und Oberfläche von Thermoplasma acidophilum? Kolonien von kleinen Thermoplasma haben einen Durchmesser von 0,5 µm. 0,065.449.846.94 µm³ Volumen. 0,785.398.163.3 µm² Oberfläche. Verhältnis von Volumen zu Oberfläche: 1:12.
Genom
Die Genomlänge von 5 verschiedenen Rassen der Archaebakterie Thermoplasma acidophilum hat man veröffentlicht: 1.212.121 bp, 1.272.727 bp, 1.424.242 bp, 1.496.697 bp, und 1.515.151 bp, nach ihrem molekularen Gewicht errechnet. Die durchschnittliche Länge dieser fünf Rassen ist 1.378.787 bp. Was sind die Reihenfolge-Alternativen dieses Genoms? Wie viele ja/nein Entscheidungen braucht man, um seine Nukleotidpaare an die richtige Stelle zu setzen? 1.387.787 bp log 4 = 10830.112 Bit.
Ribosomale RNA und Protein
Die Thermoplasmalen haben eine ribosomale 30S Masse von 1.100.000, und eine Proteinmasse von 605.000. Und 50S hat eine Masse von 1.810.000, und Proteinmasse von 780.000, wie Marco Acca et al. berichten. (1994:634).
Die gesamte rRNA-Masse seiner 30S und 50S Untereinheiten ist 1.525.000 : 330 = 4.621 Nukleotide log 4 = 102.782 Bit. Gesamte Proteinmasse seiner 30S und 50S = 1.385.000 : 110 = 12.590 Aminosäuren log 20 = 1016.379 Bit.
Die 23S RNA von Thermoplasma acidophilum hat 2.908 Basen, wie H. K. Ree et al. (1993:333-341) berichten. Sie hat einen Informationsgehalt von wenigstens 101.750 Bit. Gesamter Informationsgehalt des Genoms und der Ribosom-Nukleotiden von Thermoplasma acidophilum ist 10848.232 Bit.
Thermoplasma volcanium aus heißen Quellen isoliert. Zellen 1-2 µm im Durchmesser. Beachte bitte die vielen Flagellen (Propeller). Aus M. T. Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms (1997:765) Bild 17.24.
Sulfolobus acidocaldarius
Wo hat man die Archaebakterie Sulfolobus acidocaldarius gefunden? Wie groß ist sie? Wie lang ist ihr Genom? Was braucht man, um sie zu erdenken und zu machen?
Zellen kugelförmig, sehr unregelmäßig, etwa 0,8-2 µm im Durchmesser, leben normalerweise einzeln. Sie können sich nicht bewegen und haben keine Flagellen. Die Zellhülle besteht aus Protein-Untereinheiten in sechseckigen Reihen zusammengesetzt. Aerober lithotropher Wuchs durch Oxydation von Schwefel, Sulfid, oder Tetrathionat. Organitropher Wuchs durch das Oxydieren von komplexem organischem Material (z.B. Hefeauszug), Zucker oder Aminosäuren. Thermoacidophil. Wuchstemperatur 55-85°C (87°C) optimal 70-75°C. Optimaler pH-Wert 2-3. Alle Sulfolobales sind extreme acidophile thermophile Schwefelumwandler. Bergey's Manual (1989:2250), The Prokaryotes (1992:692).
Sulfolobus hat man in den sauren kontinentalen Solfatara-Feldern gefunden, im Yellowstone Nationalpark (Wyoming), Neumexiko, Solfatara Krater und Pisciarelle Solfatare (Neapel, Italien), Dominica, El Salvador, Neuseeland, Island, Japan, die Azoren und Sumatra. Das zeigt uns, dass sie weltweit verbreitet sind. Sulfolobus ist gramnegativ.
Die meisten Sulfolobus-Zellen gewinnen ihre Energie lithotroph durch Oxydation von Schwefel. Dabei erzeugen sie Schwefelsäure. Sie können auch ihre Energie gewinnen, indem sie Sulfid zu molekularem Schwefel oxydieren. Viele Sulfulobus-Rassen können ferroses Eisen oxydieren. Deshalb wirken sie anaerob als Elektronen-Akzeptoren. Einige dieser Zellen können auf sulfidischen Erzen wachsen. Unter diesen Rassen gibt es mäßige Thermophile mit Wuchsmaxima von 70 bis 75°C. Kürzlich hat man Sulfolobus-ähnliche Organismen auf Erzen gefunden. Sie wachsen bei Temperaturen von bis zu mindestens 95°C.
Viele Sulfolobus-Zellen können autotroph wachsen. Sulfolobus brierleyi baut das CO2 wahrscheinlich über einen reduktiven carboxylischen Säurepfad ein. Sonst wachsen die meisten Sulfolobus, auch Sulfulobus brierleyi, heterotroph durch aerobe Atmung. Sie leben dann von organischem Material, von Hefeauszug, Pepton, Aminosäuren und Zucker. Einige Zellen, wie B 6/2 aus Japan und NA 4 und Kra 23 aus Italien und Island sind Chemolithoautotrophe. Sulfolobus brierlyi (DSM 1651) kann auch streng anaerob wachsen. Indem es H2S aus H2 und S° herstellt. - Stetter, K., O. in Brock, T. D. (1986:47, 48).
Die Archaebakterie Sulfolobus lebt in sauren Solfatara-Feldern, in sauren Umgebungen. Seit wann? Gehört sie zu den ersten Arten einzelliger Organismen auf der Erde?
Prof. T. D. Brock (1978:174, 175) antwortet: "Es gibt guten Grund, zu glauben, dass die sauren Umgebungen erst auf der Erde entstanden sind, als die Atmosphäre oxidierend geworden war (= freien Sauerstoff enthielt). Schwefelsäure kann sich nur unter oxydierenden Zuständen bilden. Denn die einzige bedeutende Quelle der oxydieren Kraft ist O2. Es stimmt zwar, dass Schwefelsäure anaerob entstehen kann, bei Oxydation von Sulfid mit Eisen. Aber das ferrische Eisen selbst kann nur entstehen, wenn O2 vorhanden ist. Und zwar wegen des hohen Oxydation-Reduktions-Potentials des Fe³+/Fe²+ Paares. Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass Sulfolobus eine der frühen Lebensformen gewesen ist.
"Sulfobus zeigt uns, wie gut sich lebendes Protoplasma anpassen kann. Dass es in heißen Umgebungen wachsen kann, ist beeindruckend genug. Aber die Fähigkeit, in heißen und sauren Umgebungen zu wachsen, ist wirklich erstaunlich. ... Und die Tatsache, dass ähnliche oder gleiche Organismen weit voneinander getrennt in Yellowstone und Neuseeland leben, bedeutet, dass ein einziger Organismus die heißen, sauren Gebiete auf der Erde bevölkert hat."
Volumen und Oberfläche der kugelförmigen Zelle Sulfolobus acidocaldarius. Der kleinste Durchmesser dieser vielseitigen Archaebakterie ist 0,8 µm. Sein Volumen ist dann 0,268.082.573 µm. Und seine Oberfläche ist 2,010.619.299 µm. Verhältnis von Volumen zu Oberfläche: 1:7,5.
Genom
Das Genom der wärmeliebenden Archaebakterie Sulfolobus acidocaldarius besteht aus 2.760.000 Basenpaaren, wie Kondo et al. (1993) festgestellt haben, und von Rowan A. Grayling et al. (1994:596) zitiert. 2.760.000 bp sind 101.661.685 Bit (Reihenfolge-Alternativen).
Das Genom von Sulfolobus solfataricus Ron 12/III enthält 2.705.000 Basenpaare. C. Bauman et al. in Extremophiles (1998) 2:104 Tabelle 2.
Ribosomales RNA und Protein
Die Sulfolobalen haben eine ribosomale 30S Masse von 1.140.000 und eine Proteinmasse von 665.000. Ihre 50S hat eine Masse von 1.800.000, und eine Proteinmasse von 7.700.000, wie Marco Acca (1994:634) berichtet. Gesamte Proteinmasse von 30S und 50S = 1.415.000 MW : 110 = 12.863 Aminosäuren log 20 = 1016.735. Gesamter Informationsgehalt von seinem Genom und seinem ribosomalen RNA und Protein ist 101.678.420 Bit.
Dünne Schnitte von Sulfolobus acidocaldariusstrain B6 normal. Nach: K. O. Stetter und W. Zillig in Carl R. Woese, The Bacteria, Bd. VIII (1985:94) Bild 1.
Archaeoglobus fulgidus
Hans-Peter Klenk und Mitarbeiter haben das ganze Genom der hyperthermophilen, Sulfat reduzierenden Archaebakterie Archaeoglobus fulgidus untersucht. Sie berichten über ihre Ergebnisse in Nature, Bd. 390, 27. November 1997 S. 364-369. Es hat 2.178.400 Basenpaare. Die Zellen sind unregelmäßige Kugeln mit einer Glycoprotein-Hülle. Sie sind monopolar flagelliert (Haben nur Flagellen an einem Ende). Die Zelle wächst zwischen 60 und 95°C, am besten um 83°C. Sie braucht mindestens 4 Stunden, um sich zu verdoppeln. Der Organismus wächst organoheterotroph. Er benutzt eine Vielfalt von Kohlenstoffen und Energiequellen. Aber er kann auch lithoautotroph von Wasserstoff, Thiosulphat und Kohlendioxyd leben. Das Genom von A. fulgidus besteht aus einem einzelnen, kreisförmigen Chromosom von 1.178.400 Basenpaaren (bp). Wie die meisten autotrophen Mikroorganismen, kann auch A. fulgidus viele wichtige Verbindungen aufbauen, auch Aminosäuren, Kofactoren, Boten, Purine und Pyriminine.
Abb. 3, in ihrem Bericht, auf Seite 367 zeigt eine einheitliche Übersicht vom Stoffwechsel und löslichem Transport von A. fulgidus. Biochemische Pfade für Energieproduktion, Biosynthese organischer Verbindungen, und Abbau von Aminosäuren, Aldehyde und Säuren werden gezeigt. Mit den zentralen Bestandteilen vom A. fulgidus Stoffwechsel, Sulfat, Lactat und Acetyl-CoA hervorgehoben. Das ist sehr kompliziert. Vieles davon haben die Wissenschaftler erst vor einigen Jahren herausgefunden. Und die Wissenschaftler, die das gezeichnet haben, müssen Mikrobiologie und Biochemie viele Jahre lang gründlich studiert haben. Aber das winzige Archaebakterium, Archaeoglobus fulgidus, weiß das schon seit mehreren Milliarden von Jahren. Dieses winzige Geschöpf, nur ein Bruchteil eines Millimeters breit, weiß das alles über Biochemie. Es arbeitet sehr effizient. Bestimmt besser, als irgendein menschlicher Wissenschaftler. Warum weiß dieses Bakterium eigentlich das alles, was der menschliche Wissenschaftler erst vorher lernen musste? Diese Frage sollte man beantworten.
Thermococcus stetteri
M. L. Miroshnichenko und Mitarbeiter (1989:257-262) berichten über eine äußerst thermophile marine Archaebakterie, die Schwefel umwandelt:
Vier Rassen einer neuen äußerst thermophilen anaeroben Archaebakterie hat man in den marinen solfatarischen Feldern der Kraternaya Bucht (Ushishir Archipel, Nördliche Kurilen) gefunden. Die Zellen sind unregelmäßige Kokken (Kugeln) 1 bis 2 µm im Durchmesser. Zwei Rassen sind beweglich, weil sie ein Büschel Flagellen haben. Zwei Rassen können sich nicht bewegen. Die Zellhülle besteht aus zwei Schichten von Untereinheiten. Zwei Rassen (nicht beweglich) wachsen bei Temperaturen von 55 bis 95°C (am besten bei 75°C) und zwei (beweglich) von 75 bis 98°C. Alle Rassen wachsen in einem pH-Wert-Bereich von 5,7 bis 7,2 (am besten bei 6,5). Salz (optimal 2,5% NaCl) und elementarer Schwefel ist für den Wuchs obligatorisch erforderlich. Diese Zelle verwendet Peptide und Polysacharide. Die Rasse K-3 teilt sich unter optimalen Kulturbedingungen in 72 Minuten (bei 76°C, pH-Wert 6,4, 2,5° Meersalz, 0,3% Pepton, 0,05% Hefeauszug, 1% Schwefel). Sie vervielfachen sich, indem sie sich teilen (in der Mitte einschnüren). Sie bewohnen hydrothermale Öffnungen im Meerwasser der Kraternaya Bucht (Nördliche Kurilen).
Thermococcus litoralis
Annemarie Neuner und Mitarbeiter (1990:205-207) haben Thermococcus litoralis erforscht. Diese Art ist eine äußerst thermophile Meeres-Archaebakterie.
Sie besteht aus sphärischen, unregelmäßigen bis richtigen Kugeln, mit einer veränderlichen Weite von 0,5-3,0 µm, kugelförmig, unregelmäßig. Im Elektronenmikroskop erkennt man eine Proteinhülle, die die Membran bedeckt. Flagellen hat man keine gefunden. Die Rasse NS-C wuchs zwischen 55°C und 98C, mit einem Optimum um 88°C. Die Zelle A3 wuchs zwischen 50°C und 96°C und einem Optimum von 85°C. Sie wuchs zwischen dem pH-Wert 4,0 und pH-Wert 8,5, mit einem Optimum bei pH-Wert 6,0.
Sie kann auf komplexen Substraten wachsen, wie Hefeauszug, Pepton, Trypton, Fleischauszug und Kasein. In der Gegenwart elementaren Schwefels wurden höhere Wuchserträge beobachtet. Sie kann Schwefel reduzieren. Man hat sie in seichten unterseeischen Solfataras bei Lucrino/Neapel und Porto di Levante/Vulcano gefunden.
Was sind ihr Volumen, ihre Oberfläche, und ihr Volumen/Oberflächenverhältnis? -Thermococcus litoralis hat die Form eines Balles und einen Durchmesser von 0,5-3,0 µm. Wir werden hier seinen kleinsten Durchmesser von 0,5 µm benutzen:
Volumen: 0,065.449 µm³. Oberfläche: 0,785.398 µm². Verhältnis: 1:12.
Thermococcus celer
Wolfram Zillig schreibt in The Prokaryotes (1992:702): Alle bekannten Arten vom Thermococcales sind Anaeroben. Sie gedeihen in marinen oder Festland Solfataren. Sie verwenden Peptid, Hefeextrakte, in einigen Fällen Proteine oder Aminosäuren, und selten, Kohlenhydrate als Kohlenstoffquellen. Elementarer Schwefel regt auch das Wachstum beachtlich an (zehnfach, wenn T. celer auf Hefeauszug wächst) und bildet dann H2S. Thermococcus celer hat eine optimale Wuchstemperatur von 88°C, und eine maximale Wuchstemperatur von >93°C. Optimaler pH-Wert 7. Kohlenstoffquelle: Peptid, Proteine. Verdoppelt sich in < 50 Minuten.
T. D. Brock und M. T. Madigan berichten: "Wie das der Eubakterien, besteht auch das Genom der Archaebakterie aus einem einzelnen geschlossenen kreisförmigen DNA-Molekül. Das Genom vom äußerst thermophilen Thermococcus celer ... enthält 1.900 Kilobasenpaare DNA. Nicht einmal halb so viele, wie das von Escherichia coli (4.700 Kilobasenpaare)." (1991:794, 795).
Kenneth M. Noll, am Zentrum für Prokaryotische Genom-Analyse, Abteilung Mikrobiologie, Universität von Illinois, Urbana, USA, berichtet: Das Chromosom der thermophilen Archaebakterie Thermococcus celer VU 13 hat 1.890 Kilobasenpaare. Der Genom von T. celer besteht aus einem einzelnen, kreisförmigen DNA Molekül. Es enthält ungefähr 1.890 Kilobasen (kb). Man hat dort die Genome von sechs T. celer untersucht:
1.858 1.907 1.856,5 1.893 1.9085 1.918.5 kb
Der Durchschnitt dieser sechs Messungen ist 1.890 kb. Das Chromosom scheint aus einem einzelnen DNA Molekül zu bestehen. Es gibt keine anderen großen chromosomalen Elemente. Das Genom ist recht klein. Seine Größe ähnelt der des kleinsten methanogenen Chromosoms, von Thermoplasma acidophilum. - Noll, K. M. (1989:6720-6724).
Zur Ordnung der Thermococcalen gehören Thermococcus und Pyrococcus. W. Zillig (1992:703).
Die Hitze liebende Archaebakterie Thermococcus celer lebt in einer Temperatur von bis zu 93°C. Ihr kreisförmiges DNA-Genom enthält 1.890 Kilobasenpaare. Diese 1.890.000 Basenpaare sind 630 µm lang. Also 630mal länger, als der Durchmesser der Zelle von 1 µm. Es hat 1.247.400 000 Dalton. Ihr Zellvolumen ist 0,523.598 µm. Ihre Oberfläche ist 3,141.593 µm. Verhältnis von Volumen zu Oberfläche: 1:6.
Genom
Die Genomgröße von sechs Rassen der Hitze liebenden Archaebakterie Thermococcus celer hat man bestimmt. Sie haben die folgende Anzahl Basenpaare: 1.850.000, 1.907.000, 1.856.500, 1.893.000, 1.908.500 und 1.918.500. Die durchschnittliche Genomgröße von Thermococcus celer umfasst 1.890.250 Basenpaare. Sie enthält 101.138.043 Bit Information (Reihenfolge-Alternativen).
Ribosonal RNA und Protein
Die 16S rRNA von Thermococcus hat 1.486 Nukleotide. Die ribosomale 30S Masse der Thermococcalen ist 1.140.000. Ihre Proteinmasse ist 646.000. Ihre 50S hat eine gesamte Masse von 1.900.000 und eine Proteinmasse von 870.000, gemäß Marco Acca et al. (1994:634).
Die 16S rRNA-Kette von Thermococcus, mit ihren 1.486 Nukleotiden, hat 10894 Bit Information. Die gesamte Proteinmasse von 30S und 50S in Thermococcus celer ist 1.385.000 : 110 = 12.590 Aminosäuren log 20 = 1016.379 Bit. Die gesamte rRNA-Masse von 30S und 50S in Thermococcus celer ist 1.525.000 : 330 = 4.621 Nukleotide log 4 = 102.782 Bit. Gesamter Informationsgehalt seines Genoms und seinem ribosomalen rRNA und Protein ist 101.158.098 Bit.
Dünne Schnitte von Thermococcus celer. Nach: K. O. Stetter und W. Zillig. In Carl R. Woese, The Bacteria (1985:124) Bild 13, Bd. VIII.
Pyrococcus woesei
Wolfram Zillig und Mitarbeiter haben Pyrococcus woesei untersucht. Es ist eine ultra-thermophile marine Archaebakterie. Sie schreiben (1987:62-70):
Pyrococcus woesei hat man aus Proben isoliert, die von marinen Solfatara am nördlichen Strand von Porto Levante, Vulcano, Eolia Inseln, Italien, stammen. Die Temperatur war maximal 102 bis 103°C. Das anaerobe Schwefel reduzierende Archaebakterium Pyrococcus woesei ist ein 'Ultrathermophil'. Es wächst optimal zwischen 100 und 103°C bei pH-Wert 6 und 6,5 und 30 g/NcCl. Es wächst durch Schwefelatmung von Hefeauszug oder Peptiden, auf Hefeauszug auch ohne S° in der Gegenwart von H2, oder auf Polysaccharid in der Gegenwart von H2 und S°. Es verdoppelt sich in nur 35 Minuten.
Kein rein chemolithoautotropher Wuchs, mit CO2 als einzige Kohlenstoffquelle und H2 + S° als Energiequelle, wurde beobachtet. Die höchste Temperatur, bei der es noch wuchs, war 104,8°C. Am schnellsten wuchs es bei 100°C und 103°C. Bei 100°C vervielfachte sich der Organismus 5mal schneller als bei 95°C. Die optimale NaCl Konzentration war 3%. In der Natur lebt es in der gleichen Umweltnische wie Pyrodictium.
Kugelförmige bis längliche, oft eingeschnürte (constricted). Zellen von 0,5 bis 2 µm. Oft sind zwei durch kurze, dünne Fäden miteinander verbunden, gramnegativ mit großen Bündeln von glatt gebogenen Fäden (Flagellen?) an einem Ende der Zelle befestigt, wenn Zellen auf fester Unterlage wachsen.
Pyrococcus woesei ist ziemlich kugelförmig, mit einem Zelldurchmesser von 0,5 bis 2 µm. Was sind sein Volumen, Oberfläche, und Volumen/Oberflächen-Verhältnis, wenn wir seinen kleinsten Durchmesser von 0,5µm benutzen? Volumen: 0,065.450 µm³. Oberfläche: 0,785.398 µm². Verhältnis: 1:12.
Pyrococcus furiosus
Ein marine Archaebakterie, wächst optimal bei 100°C: Pyrococcus furiosus. Gerhard Fiala und Mitarbeiter (1986:56-61) haben sie untersucht:
Zehn Rassen stellen eine neue Gattung mariner thermophiler Archaebakterien dar. Sie wächst zwischen 70 und 103°C, bei einer optimalen Temperatur von 100°C. Sie verdoppelt sich in nur 37 Minuten. Sie wurden aus geothermisch geheizten marinen Sedimenten am Strand von Porto di Levante, Vulcano, Italien, isoliert. Die Organismen sind kugelförmig, 0,8 bis 2,5 µm breit. Sie haben viele Flagellen an einem Ende. Sie sind streng anaerobe Heterotrophen. Sie wachsen auf Stärke, Malzzucker, Pepton und komplexen organischen Substraten.
Im Lichtmikroskop erscheinen die neuen Organismen als bewegliche, reguläre bis unregelmäßige Kokken 0,8 bis 2,5 µm breit. Sie kommen oft in Paaren vor. Sie sind gramnegativ. Jede Zelle hat an einem Ende ein Bündel von etwa 50 Flagellen.
Die neuen Organismen wuchsen bei einer Temperatur von 70 bis 103°C und vervielfachten sich am besten bei 100°C. Ihre kürzeste Verdoppelungszeit war dann 37 Minuten. Sie wuchsen nicht bei 65 oder 105°C. Sie wachsen auf Hefeauszug, Pepton, Fleischauszug, Auszüge von Eu-( Lactobacillus bavaricus DSM 2088), Methanosarcina Rasse G 1, DSM 3338), Kasein, Stärke und Malzzucker als Kohlenstoff und Energiequellen. Pyrococcus ist ein sehr tüchtiger Verbraucher von organischem Material, das auf dem geothermisch geheizten Meeresboden von Vulcano liegt. Es gehört zum archaebakteriellen Königreich.
Pyrococcus furiosus ist eine Kugel, mit einem Durchmesser von 0,8 bis 2,5 µm. Was sind sein Volumen, seine Oberfläche und Volumen/Oberflächen-Verhältnis, wenn wir seinen kleinsten Durchmesser von 0,8 µm benutzen? Volumen: 0.268 082 µm³.
Ribosomale RNA und Protein
Die 16S rRNA der Pyrococcus Arten hat 1.486 Nukleotide, wie Marco Acca (1994:634) berichtet. 1.486 log 4 = 10895 Bit. Die 30S von Pyrococcus woesei haben eine gesamte Masse von 1.140.000, und eine Proteinmasse von 645.000. Seine 50S hat eine gesamte Masse von 1.840.000 und eine Proteinmasse von 810.000.
Die gesamte rRNA-Masse seiner 30S und 50S ist 1.525.000 : 330 = 4.621 Nukleotide log 4 = 102.782 Bit. Die gesamte Proteinmasse von seinen 30S und 50 S ist 1.455.000 : 110 = 13.227 Aminosäuren log 20 = 1017.208 Bit.
102.782, 1017.208 und 10895 = 1020.885 Bit. Das bedeutet: Soviel Information braucht man, nur um die rRNA-Nukleotide und die Aminosäuren seiner Proteine an die richtige Stelle zu setzen. Mathematik und Information sind nicht-materiell, geistig. Sie entstammen immer in einer nicht-materiellen, geistigen Welt: im Verstand einer intelligenten Person, dem Schöpfer.
Pyrococcus horikoshii
Juan M. Gonzáles, Universität von Maryland, USA, und Mitarbeiter berichten: Ein hyperthermophiles, anaerobes Archaebakterium hat man aus hydrothermalen flüssigen Proben isoliert. Man hat sie aus den Okinawa Trog Ausflüssen (vents) geholt, im NO Pazifischen Ozean, (27°33´ N, 126°56 E) in einer Tiefe von 1.395 m. Die Rasse ist obligatorisch heterotroph. Sie verwendet komplexe Eiweiße (Pepton, Trypton, oder Hefeauszug) oder eine 21-Aminosäuren-Mischung, die mit Vitaminen ergänzt wird, als Wuchssubstrate. Schwefel verbessert den Wuchs sehr. Die Zellen sind unregelmäßige Kokken, mit einem Büschel von Flagellen. Sie wachsen optimal bei 98°C (maximale Wuchstemperatur 102°C). Sie können lange bei 105°C überleben. Optimaler Wuchs war bei pH-Wert 7 (Bereich 5-8) und NCl Konzentration 2,4% (Bereich 1%-5%)."
Man hat 1.463 Nukleotiden der 16S rRNA-Reihenfolge dieses Isolates stimmt. Die Zellen sind etwas unregelmäßige Kokken zwischen 0,8 und 2 µm im Durchmesser. Sie haben ein Büschel Flagellen an einem Ende. Obligatorisch anaerob. Sie wachsen bei Temperaturen zwischen 80°C und 102°C, mit einem Optimum um 90°C. Optimaler pH-Wert für Wuchs ist 7,0. Sie wachsen bei einem pH-Wert 5-8. Sie wachsen nicht bei pH-Wert 8,5. NaCl Konzentration, bei der sie wachsen, von 1% bis 5%: Optimum 2,44%. Die kürzeste Verdoppelungszeit ist 32 Minuten. - Gonzales, J. M. (1998:123-129)