Thermoplasma

Thermoplasma ist eine Gattung der Archaeen. Sie ist die Typusgattung der Ordnung und Klasse Thermoplasmata und gedeiht n sauren und hochtemperierten Umgebungen.^[1][2][3] Die Mitglieder dieser Gattung sind fakultative Anaerobier und atmen unter Verwendung von Schwefel und organischem Kohlenstoff. Sie besitzen keine Zellwand, sondern eine besondere Membran, die hauptsächlich aus einem Tetraether-Lipoglykan besteht. Dieses ist ein atypisches Archaeen-Tetraether-Lipid, das an ein Glukose- und Mannose-haltiges Oligosaccharid gebunden ist und vermutlich für die Säure- und Thermostabilität der Thermoplasma-Membran verantwortlich ist.^[4][5]

Interessanterweise wurden per Metagenomik Gensequenzen mutmaßlicher Vertreter der Gattung außer in vulkanisch aktiven Gebieten auch im Darm-Mikrobiom sowohl des Menschen als auch von Termiten gefunden (s. u.).

Thermoplasma acidophilum und T. volcanium wachsen optimal bei einer Temperatur von 55 bis 60 °C und einem pH-Wert um 2. Sie können anaerob Schwefel veratmen oder aber auch aerob wachsen. Zum ersten Mal beschrieben wurden sie von T. D. Brock 1970. Aufgrund der fehlenden Zellwand ordnete man sie damals noch den Mycoplasmen zu. Man findet sie zum Beispiel auf sich selbst entzündenden Kohleabraumhalden, da sie die dort durch Verbrennung entstandenen Kohlereste verwerten können. T. volcanium findet man auch auf vulkanischen, sauren Böden. Die Zellmembran besteht aus Lipoglycan. Das Grundgerüst dieses Moleküls besteht aus Tetraetherlipid-Monoschichten. Zuckermoleküle wie Mannose und Glukose sind mit den Etherlipiden verknüpft. Außerdem sind in die Membran Glycoproteine eingelagert, was zu einer größeren Stabilität bei hohen Temperaturen führt. Das Genom ist mit 1,56 Mbp (Megabasenpaare) relativ klein. 1509 Open Reading Frames (ORFs) konnten darauf lokalisiert werden. Die DNA wird mittels basischen Proteinen zu kugelförmigen Gebilden verpackt. Thermoplasma acidophilum und Verwandte besitzen Chaperonine als komplexe Hitzeschockproteine, die bei diesen Organismen auch Thermosome genannt werden. Der Begriff Thermosom wurde ursprünglich geprägt, um das Chaperonin aus Pyrodictium occultum zu bezeichnen, wo es erstmals entdeckt wurde, wird aber heute als Oberbegriff für alle Archaeen-Chaperonine verwendet.^[6]

Die derzeit akzeptierte Taxonomie basiert auf der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN),^[1] sowie dem U.S. National Center for Biotechnology Information (NCBI)^[2] und der Genome Taxonomy Database (GTDB).^[3] Die folgende Liste hat den Stand 7. November 2025:

Gattung Thermoplasma Darland et al. 1970^{(L,N,G)[4][5]}

• Spezies Thermoplasma acidophilum corrig. Darland et al. 1970^(L) bzw. Darland et al. 1970^(L,N,G) [Thermoplasma acidophila Darland et al. 1970^(L,N)] (Typusart^(L))^[4][5]
• Stamm DSM 1728^(L,N,G) alias AMRC-C 165, ATCC 25905, IFO 15155, JCM 9062 oder NBRC 15155^(L,N)
  − Fundort: Eine Kohlenhalde (englisch coal refuse pile), die sich in der ehemaligen Friar Tuck Mine im Südwesten von Indiana^[7] von selbst erhitzt hatte.^[4]
• Stamm CF.Pisc.bin.16^(N,G)
  – Fundort: Pisciarelli-Hydrothermalfeld, Phlegräische Felder, Neapel/Pozzuoli, Italien^(N)

• Spezies „Thermoplasma thiooxidans“ Li et al. 1994^(L)[8]
  • Stamm ES-23^(L)[8]
    – Fundort: ebenfalls eine sich selbst erhitzende Kohlehalde (englisch self-heating coal spoil pile), Sichuan, China.^[8]

• Spezies Thermoplasma volcanium Segerer et al. 1988^(L,N,G)[5]
  • Stamm GSS1^(L,N,G) alias ATCC 51530, DSM 4299, IFO 15438, JCM 9571, NBRC 15438^(L,N)[9] oder Ard1^[10][11]
    – Fundort: sauer-heiße Quelle von der Insel Vulcano, Italoen.^[5][9]

• Spezies Thermoplasma sp003205235^(G) [Thermoplasma sp. Kam2015^(N)]
  • Stamm Kam2015^(N,G)
    – Fundort: Schlamm von einem Ölfeld im zentralen Thermalfeld in der Uson-Caldera, Kamtschatka^(N)

• Spezies Thermoplasma sp008709555^(G) [Thermoplasma sp. isolate FL^(N)]
  • Stamm FL^(N,G)
    – Fundort: Sedimente einer heißen Quelle am Faust Lake (Озеро Фауста)^[12] nordöstlich vom Vulkan Mendeleyeva (russisch Менделеева),^[13] auf der Kurilen-Insel Kunaschir(i) nordöstlich vor Hokkaido

• Spezies Thermoplasma sp023256435^(G) [Thermoplasma sp. isolate KMA_Bin19^(N)]
  • Stamm KMA_Bin19^(N,G)
    – Fundort: Sediment aus einer saurer-heißer Quelle am Mutnowski-Vulkan, Kamtschatka^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. 67.1^(N)
  – Fundort: menschlicher Stuhl^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. B2_KD3^(N)
  – Fundort: Solfatarfeld Tangkuban Perahu, West-Java, Indonesia^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. P61^(N)
  – Fundort: sauer-heiße Quelle Peitou Hot Spring (北投溫泉 Běitóu wēnquán), Taipei, Taiwan^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. S01^(N)
  – Fundort: sauer-heiße Quelle Kusatsu Onsen, Präfektur Gunma, Japan^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. S02^(N)
  – Fundort: ebenda^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. W1_KD3^(N)
  – Fundort: Solfatarfeld Tangkuban Perahu, West-Java, Indonesia^(N)

• Spezies Thermoplasma sp. XT101^(N)
  – Fundort: Termiten-Mikrobiom, Ryūkyū-Inseln, Japan^[14][15]

• Spezies Thermoplasma sp. XT102^(N)
  – Fundort: Termiten-Mikrobiom, Ryūkyū-Inseln, Japan^[14][15]

• Spezies Thermoplasma sp. XT103^(N)
  – Fundort: Termiten-Mikrobiom, Ryūkyū-Inseln, Japan^[14][15]

• Spezies Thermoplasma sp. XT107^(N)
  – Fundort: Termiten-Mikrobiom, Ryūkyū-Inseln, Japan^[14][15]

(L) – List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN)^[1]

(N) – Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI)^[2]

(G) – Genome Taxonomy Database (GTDB)^[3]

Der Gattungsname Thermoplasma setzt sich zusammen aus fem. altgriechisch θερμή thermê, deutsch ‚Hitze‘ und πλάσμα plasma, deutsch ‚etwas Geformtes oder Gestaltetes‘, bedeutet also eine in der Hitze vorkommende bzw. die Hitze liebende (vielgestaltige) Form.^[1]

• Das Art-Epitheton acidophila ist neulateinisch und setzt sich zusammen aus lateinisch acidum ‚Säure‘ und dem Suffix -philum ‚Freud‘, ‚liebend‘ , von altgriechisch φίλον philon oder φῐ́λος phĭ́los, deutsch ‚Freund‘, bedeutet also ‚säureliebend‘.^[1]

• Das Art-Epitheton thiooxidans ist auch neulateinisch und setzt sich zusammen aus der Vorsilbe ‚thio-‘ von altgriechisch θεῖον theion, deutsch ‚Schwefel‘ und lateinisch oxidans ‚oxidierend‘, bedeetet also ‚Schwefel-oxidierend‘.^[1]

• Das Art-Epitheton volcanium ist ebenfalls neulateinisch und bedeutet ‚zu Vulcanus gehörend‘, dem Gott des Feuers in der römischen Mythologie, dessen Schmiede man unter dem Vulkan Ätna auf Sizilien bzw. unter der Insel Vulcano verortete, die nach ihm benannt wurde. Vulcano ist auch der Ort, von wo der Referenzstamm der Typusart isoliert wurde.^[1]

1. ↑ ^{a b c d e f g} LPSN: Genus Thermoplasma Darland et al. 1970 …
2. ↑ ^{a b c} NCBI Taxonomy Browser: Thermoplasma. Details: Thermoplasma Darland et al. 1970. Rank: genus. Graphisch: Thermoplasma. Auf: Lifemap.
3. ↑ ^{a b c} GTDB: Thermoplasma.
4. ↑ ^{a b c d} Gary Darland, Thomas D. Brock, William Samsonoff, S. F. Conti: A thermophilic, acidophilic mycoplasma isolated from a coal refuse pile. In: Science. 170. Jahrgang, Nr. 3965, 25. Dezember 1970, S. 1416–1418, doi:10.1126/science.170.3965.1416, PMID 5481857, bibcode:1970Sci...170.1416D (englisch). 
5. ↑ ^{a b c d e} A. Segerer, T. A. Langworthy, Karl O. Stetter: ​Thermoplasma acidophilum and Thermoplasma volcanium sp. nov. from solfatara fields. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 10, Nr. 2, März 1988, S. 161–171; doi:10.1016/S0723-2020(88)80031-6 (englisch).
6. ↑ Lars Skjærven, Jorge Cuellar, Aurora Martinez, José María Valpuesta: Dynamics, flexibility, and allostery in molecular chaperonins. In: FEBS Letters, Band 589, Nr. 19 Teil A, S. 2522​-2532; 30. Juni 2015, ISSN 1873-3468; doi:10.1016/j.febslet.2015.06.0, PMID 26140986
7. ↑ Friar Tuck Mine. Indiana Memeory: Hosted Digital Connections (indianamemory.contentdm.oclc.org, englisch).
8. ↑ ^{a b c} Yaquin Li, Guozhen Liu, Huifang Zhong (李雅芹, 刘国振, 钟慧芳): 热原体属的一个新种 (A new species of Thermoplasma​). In: 微生物学报 Wei Sheng Wu Xue Bao (Acta Microbiologica Sinica, AMS), Band 34, Nr. 4, August 1994, S. 255–260; PMID 7801633 (englisch), AMS:94040255 (actamicro.ijournals.cn, chinesisch).
9. ↑ ^{a b} BacDive: Thermoplasma volcanium GSS 1 is a thermophilic archaeon that was isolated from acid continental solfatara. Citlure col. no.: DSM 4299, ATCC 51530, JCM 9571, IFO 15438, NBRC 15438.
10. ↑ Chao Ma, Chinar Pathak, Sunbok Jang, Sang Jae Lee, Minjoo Nam, Soon-Jong Kim, Hookang Im, Bong-Jin Lee: Structure of Thermoplasma volcanium Ard1 belongs to N-acetyltransferase family member suggesting multiple ligand binding modes with acetyl coenzyme A and coenzyme A. In: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, Band 1844, Nr. 10, Oktober 2014, S. 1790–1797; doi:10.1016/j.bbapap.2014.07.011, PMID 25062911 (englisch).
11. ↑ NCBI Nucleotide: Thermoplasma volcanium GSS1 DNA, …- Accession: BA000011 …, mit N-terminal acetyltransferase complex subunit [ARD1].
12. ↑ Vladimir Pavlov: Озеро Фауста может потерять уникальность. Как сохранить это чудо природы? (sovsakh.ru, russisch, Lake Faust(a) is in danger of losing its uniqueness. How can this natural wonder be preserved?, Übersetzt mit Google Translate. 8 November 2021.
13. ↑ Vulkan Mendeleyeva (Вулкан Менделеева). Auf: GeoNames.
14. ↑ ^{a b c d} Naoya Shinzato, H. Yoshino, K. Yara: Methane production by microbial syrnbionts in the iower and higher termites of the Ryukyu Archipelago. In: In S. Sato, M. Ishida, Ishikawa (Hrsg.): Endocytobiology, V. Tubingen University Press, Tübingen, S. 161–166 (englisch).
15. ↑ ^{a b c d} Naoya Shinzato: Phylogenetic and Microecological Studues on Methanogenic Symbionts in Termites. School of Arts ans Science, University of Tokyo Dezember 1998, 117 Seiten, hier: Fig. 2.4 auf S. 83: Thermoplasma spp. XT101, XT102, XT103, XT107; Symbiont of. R. speratus TYPE-3. PDF (u-tokyo.ac.jp, englisch).

• Andreas Ruepp, Werner Graml, Martha-Leticia Santos-Martinez, Kristin K. Koretke, Craig Volker, H. Werner Mewes, Dmitrij Frishman, Susanne Stocker, Andrei N. Lupas, Wolfgang Baumeister: The genome sequence of the thermoacidophilic scavenger Thermoplasma acidophilum. In: Letters to Nature, Band 407, Nr. 6803, 28. September 2000, S. 508–513; doi:10.1038/35035069, PMID 11029001, bibcode:2000Natur.407..508R, fs.html Memento im Webarchiv vom 22. März 2005 (englisch).
• Yasuhiro Azami, Ai Hattori, Hiroto Nishimura, Hiroshi Kawaide, Tohru Yoshimura, Hisashi Hemmi: (R)-Mevalonate 3-Phosphate Is an Intermediate of the Mevalonate Pathway in Thermoplasma acidophilum. In: Journal of Biological Chemistry, Band 289, Nr. 23, 6. Juni 2014, S. 15957–15967; doi:10.1074/jbc.M114.562686, PMC 4047369 (freier Volltext), PMID 24755225 (englisch).
• Hans-Joachim Freisleben: The Main (Glyco) Phospholipid (MPL) of Thermoplasma acidophilum. In: MDPI: nt. J. Mol. Sci (IJMS), Band 20, Nr. 20, Special Issue Biochemistry and Biophysics of Archaea Membranes, 21. Oktober 2019, S. 5217; doi:10.3390/ijms20205217 (englisch).
• Hugo Maruyama, Eloise I. Prieto, Takayuki Nambu, Chiho Mashimo, Kosuke Kashiwagi, Toshinori Okinaga, Haruyuki Atomi, Kunio Takeyasu: Different Proteins Mediate Step-Wise Chromosome Architectures in Thermoplasma acidophilum and Pyrobaculum calidifontis. In: Frontiers in Microbiology, Band 11, 12. Juni 2020; doi:10.3389/fmicb.2020.01247 (englisch).

• Michael Madigan, W. Sattley, Jennifer Aiyer, David Stahl, Daniel Buckley: Brock Biology of Microorganisms, Global Edition. 16. Auflage. Pearson Prentice Hall, 2021, Print-ISBN 978-1-292-40479-0, E-ISBN 978-1-292-40506-3, 1128 Seiten (englisch). 
• Anna-Louise Reysenbach: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria. Hrsg.: D. R. Boone, R. W Castenholz. 2. Auflage. Springer Verlag, New York 2001, ISBN 978-0-387-98771-2, Family I. Thermoplasmataceae fam. nov. (englisch, archive.org). 

• EMBL-EBI: Thermoplasma volcanium. Memento im Webarchiv vom 7. Mai 2005.
• Nature: Thermoplasma acidophilum Geneome Gateway: Papers. Memento im Wenarchiv vom 12. September 2005.