Geotoga

Geotoga ist eine Gattung von Bakterien. Sie zählt zu der Abteilung der Thermotogota, eine evolutionsbiologisch sehr alte Gruppe von Bakterien. Die Arten bevorzugen meist hohe Temperaturen, z. B. wächst die Art Geotoga subterranea am besten bei 45 °C.

Die Zellen von Geotoga sind stäbchenförmig, mit einer Länge von 3 bis 20 und einer Breite von 0,6 bis 0,7 Micrometer.^[1] Die Zellen sind von einer hüllenartigen Struktur umgeben, die deutlich unter dem Mikroskop zu erkennen ist und als Toga bezeichnet wird. Innerhalb dieser Hülle befinden sich meistens ein oder zwei Zellen. Bei Geotropa petraea können auch bis zu fünf Zellen innerhalb einer Hülle auftreten. Diese Struktur erinnert an eine Toga, dem gängigen Gewand im alten Rom. Von daher stammt auch der Gattungsname Geotoga. Die Toga ähnelt der äußeren Zellmembran von gram-negativen Bakterien.^[2] Im Nährmedium mit Agar zeigen sich rundliche, konvexe Kolonien mit einem klar abgegrenzten Rand und weißlicher Farbe.

Geotoga ist anaerob und nutzt die Fermentation zum Stoffwechsel. Wenn Glucose als Nährstoff dient, sind die Stoffwechselprodukte Acetat, Ethanol, CO₂ und Wasserstoff (H2). Außerdem kann es elementaren Schwefel und auch Thiosulfat zu Schwefelwasserstoff reduzieren. Es handelt sich hierbei um die Schwefelreduktion (auch als Schwefelatmung bezeichnet) bzw. um die Atmung (Reduktion) von Thiosulfat.

Der Wasserstoff wirkt hemmend auf das Wachstum, durch die Reduktion des Schwefels wird er von dem Bakterium aber wieder abgegeben.^[1]

Bei den typischen Fettsäuren innerhalb der Membran von Geotoga handelt es sich um Ketten mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen. Die für andere wärmeliebende (thermophilen) Bakterien typische langkettigen Fettsäuren mit 22 oder mehr Kohlenstoffatomen sind bei dieser Gattung nicht vorhanden.^[1]

Innerhalb der wissenschaftlichen Einteilung (Systematik) der Bakterien zählt Geotoga zu der Abteilung Thermotogota innerhalb der Klasse Thermotogae. Bei dieser Gruppe handelt es sich um eine phylogenetisch sehr alte Gruppe, sie steht am Anfang der Evolution der Domäne der Bakterien (Bacteria). Innerhalb der Klasse Thermotogae wird die Gattung Geotoga in der im Jahre 2014 aufgestellten Familie Petrotogaceae geführt. Neben Geotoga zählen zu dieser Familie noch die Gattungen Defluviitoga, Marinitoga, Oceanotoga, Tepiditoga und Petrotoga. Im Oktober 2025 wurden 2 Arten der Geotoga geführt: Geotoga petraea und Geotoga subterranea.^[3] Beide Arten wurden 1992 von Mary E. Davey und Mitarbeitern erstbeschrieben.^[4] Des Weiteren wird noch die nicht vollständig beschriebene Art Geotoga aestuarianus zu der Gattung gezählt. Es wurde allerdings auch empfohlen, Geotoga aestuarianus zu der Gattung Oceanotoga zu stellen.^[5]

Der Name Geotoga weist auf den Fundort hin, eine tiefe geologische Öllagerstätte, die Endsilbe toga bezieht sich auf die äußere Hülle, welches an das Kleidungsstück der Römer erinnert.

Die Arten von Geotoga sind moderat thermophil. Sie bevorzugen relativ hohe Temperaturen. Geotoga subterranea wächst bei Temperaturen zwischen 30 und 60 °C. Das Optimum liegt bei 45 °C. Geotoga petraea zeigt zwischen 30 und 55 °C Wachstum, die optimale Wachstumstemperatur liegt bei 50 °C. Arten der verwandten Gattung Thermotoga sind dem hingegen hyperthermophil, so toleriert die Art Thermotoga maritima Temperaturen über 80 °C.^[1] Diese Art ist die erste entdeckte Art der Domäne Bacteria, welche solche hohen Temperaturen toleriert. Zuvor war dies nur von einigen Archaeen bekannt. Die zwei Arten von Geotoga wurden in Erdöllagerstätten in Oklahoma und Texas entdeckt. Ein weiterer Fundort der Art Geotoga petraea ist ein Ölfeld in Russland.^[6] Geotoga kann in verschiedenen Umgebungen vorkommen, was auf die hohe Toleranz von Salzkonzentrationen und hohen Temperaturen zurückzuführen ist. Das Vorkommen in Erdöllagerstätten weist auch auf eine Toleranz von hohen Schwermetallkonzentrationen und hohen Druck hin.^[1]

Die Gattung Geotoga reduziert Thiosulfat und elementaren Schwefel zu Sulfid (s.h. Kapitel Stoffwechsel und Wachstum). Das Vorhandensein dieser Bakterien unter anoxischen Bedingungen kann in Lagertanks für Dieselkraftstoff zur Produktion von Schwefelwasserstoff führen. Dies beeinflusst die Qualität des gelagerten Diesel und kann zu Verschleiß und Korrosion beitragen. Dies kann zu wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Ölindustrie führen.^[7]

1. ↑ ^{a b c d e} George M. Garrity (Hrsg.): The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria. Springer, New York 2001, ISBN 0-387-98771-1
2. ↑ James W. Brown: Principles of Microbial Diversity. Wiley, 2014. ISBN 978-1-55581-442-7
3. ↑ Systematik nach J.P. Euzéby: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) (Stand: 12. Oktober 2025)
4. ↑ Mary E. Davey, Willis A.Wood, Rebekah Key, Kanji Nakamura und David A. Stahl: Isolation of Three Species of Geotoga and Petrotoga: Two New Genera, Representing a New Lineage in the Bacterial Line of Descent Distantly Related to the “Thermotogales”. In: Systematic and Applied Microbiology. Band 16, Ausgabe 2, July 1993, S. 191–200
5. ↑ Olga Zhaxybayeva, Anne A. Farrell, Camilla L. Nesbø und Stéphane L'Haridon: Oceanotoga (2025) Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm01865 (wiley.com [abgerufen am 22. Oktober 2025]). 
6. ↑ E. M. Semenova, D. S. Grouzdev, T. P. Tourova, und T. N. Nazina: Physiology and Genomic Characteristics of Geotoga petraea, a Bacterium Isolated from a Low-Temperature Petroleum Reservoir (Russia). In: Microbiology, 2019, Band 88, Ausgabe 6, S. 662–670
7. ↑ Natalia González-Benítez, Luis Fernando Bautista, Raquel Simarro, Carolina Vargas, Armando Salmerón, Yolanda Murillo, María Carmen Molina: Bacterial diversity in aqueous/sludge phases within diesel fuel storage tanks. In: World Journal of Microbiology and Biotechnology. Band 36, Nr. 12, Dezember 2020, ISSN 0959-3993, doi:10.1007/s11274-020-02956-6 (springer.com [abgerufen am 12. Oktober 2025]). 

• Eugene Rosenberg, Edward F. DeLong, Stephen Lory, Erko Stackebrandt und Fabiano Thompson: The Prokaryotes. Other Major Lineages of Bacteria and The Archaea. Springer, 2014. ISBN 978-3-642-38955-9
• George M. Garrity (Hrsg.): The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria. Springer, New York 2001, ISBN 0-387-98771-1