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Pyrococcus

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Pyrococcus

Pyrococcus furiosus

Systematik
Reich: Methanobacteriati
Abteilung: Methanobacteriota[1]/Methanobacteriota_B[2]
Klasse: Thermococci
Ordnung: Thermococcales
Familie: Thermococcaceae
Gattung: Pyrococcus
Wissenschaftlicher Name
Pyrococcus
Fiala & Stetter 1986[1][3]
P. furiosus

Pyrococcus ist eine Gattung von Archaeen in der Klasse Thermococci.[1][4].[2][3] Typusart ist Pyrococcus furiosus.[1][2]

Beschreibung und Bedeutung

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Rubredoxin[5] von P. furiosus

Pyrococcus hat ähnliche Eigenschaften wie andere thermoautotrophe Archaeen wie Thermococcus, Archaeoglobus und Methanococcus, da sie alle thermophil und anaerob sind. Pyrococcus unterscheidet sich jedoch von Archaeoglobus und Methanococcus dadurch, dass seine optimale Wachstumstemperatur bei fast 100 °C liegt und die Gattung in größeren Meerestiefen als die anderen vorkommt. Die Erforschung von Pyrococcus liefert Erkenntnisse über mögliche Mechanismen, mit denen extreme Umweltbedingungen wie hohe Temperaturen und hoher Druck überstanden werden können.[3] Diese Mikroorganismen werden im Labor intensiv untersucht, um ihre Vermehrung in extremen Umgebungen besser zu verstehen und neue thermostabile Proteine mit biotechnologischen Anwendungen zu finden.[6]

Systematik

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Pittman et al. (1991) schlugen für diesen Gattungsnamen die Abkürzung „PYCO“ vor, was jedoch offenbar keine praktische Relevanz mehr hat.[7][1]

P. yayanosii

Die hier wiedergegebene Systematik (Artenliste) der Gattung basiert auf folgenden Quellen (Stand 6. Oktober 2025):

Gattung Pyrococcus Fiala & Stetter 1986(L,N,G)

  • Spezies „Pyrococcus abyssi“ Erauso et al. 1993(L,N,G)[8]
    • Stamm CNCM I-1302(L) alias GE5(L,N), CNCM:I:1302 oder Orsay(N,G)
  • Spezies Pyrococcus endeavori(N) [„Pyrococcus endeavori“(N), Pyrococcus sp. ES4(N)]
    • Stamm ES4(N)
  • Spezies Pyrococcus furiosus Fiala & Stetter 1986(L,N,G) (Typusart(L,G))
    • Stamm DSM 3638(L,N,G) alias ATCC 43587, JCM 8422 oder Vc 1(L,N)
    • Stamm COM1(N,G)
    • Stamm DJKA75_ANT-F21_bin.26(G)
  • Spezies Pyrococcus glycovorans Barbier et al. 1999(L,N)[9] [Pyrococcus sp. AL585(N)]
    • Stamm AL585(L,N) alias CNCM I-2120(L) oder CNCM:I:2120(N)
  • Spezies Pyrococcus horikoshii González et al. 1999(L,N,G) [Pyrococcus shinkaii(N)]
    • Stamm ATCC 700860 alis DSM 12428, JA-1, JCM 9974, NBRC 100139(L,N), OT-3(L) oder OT3(N,G)
    • Stamm UBA8834(G)
  • Spezies Pyrococcus kukulkanii Callac et al. 2016(L,N) [Pyrococcus sp. NCB100(N)]
    • Stamm BG 1337(L) alias DSM 101590, NCB 100(L,N) oder NCB100(G)
    • Stamm LMOA31(G)
    • Stamm LMOA34(G)
    • Stamm LMOA32(G)
    • Stamm LMOA33(G)
    • Stamm LMOA25(G)
    • Stamm LMOA40(G)
    • Stamm LMOA41(G)
    • Stamm LMOA30(G)
    • Stamm LMOA38(G)
    • Stamm LMOA39(G)
  • Spezies Pyrococcus woesei Zillig 1988(L,N)[10] [„Pyrococcus furiosus subsp. woesei“(N)]
    • Stamm ATCC 49860 alias DSM 3773 oder JCM 8421(L)
  • Spezies Pyrococcus yayanosii Birrien et al. 2011(L,N,G)
    • Stamm CH1(L,N,G) alias JCM 16557(L,N)
  • Spezies Pyrococcus sp000211475(G) [Pyrococcus sp. NA2(N)]
    • Stamm NA2(N,G)
  • Spezies Pyrococcus sp000263735(G) [Pyrococcus sp. ST04(N)]
    • Stamm ST04(N,G)
  • Spezies Pyrococcus sp003660485(G) [Pyrococcus sp. LMO-A29(N)]
    • Stamm LMOA29(G) alias LMO-A29(N)
    • Stamm B21_G6(G)
  • Spezies Pyrococcus sp. 12/1(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 121(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 303(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 304(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 312(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 32-4(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 321(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 322(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 323(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 324(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. 95-12-1(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. AV5(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. Ax99-7(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. C2(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. EX2(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. Fla95-Pc(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. GB-3A(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. GB-D(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. GBD(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. GI-H(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. GI-J(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. GIL(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. HT3(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. JT1(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A30(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A31(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A32(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A33(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A34(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A35(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A36(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A37(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A38(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A39(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A40(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A41(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. LMO-A42(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. M24D13(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MA2.31(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MA2.32(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MA2.34(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MV1019(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MV4(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MV7(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MZ14(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. MZ4(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. NS102-T(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. P12.1(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. PK 5017(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. ST700(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. TC95-7C-S(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. Tc-2-70(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. Tc95-7C-I(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. Tc95_6(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V211(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V212(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V221(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V222(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V231(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V232(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V61(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V62(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V63(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V72(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. V73(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB112(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB113(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB81(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB82(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB83(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB85(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB86(N)
  • Spezies Pyrococcus sp. VB93(N)

Synonyme und Verschiebungen 8NACH lpsn9:

  • zur Gattung Thermococcus:
    • Spezies Pyrococcus chitonophagus (Huber & Stetter 1996) Lepage et al. 2004 gilt als Synonym von Thermococcus chitonophagus Huber & Stetter 1996 (d. h. die Neuklassifizierung wurde von der LPSN nicht übernommen,(L)jedoch von der GTDB(G)
    • Spezies „Pyrococcus kodakaraensis“ Rahman et al. 1998 gilt als Synonym von Thermococcus kodakarensis corrig. Atomi et al. 2005(L)

Phylogenie

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16S-rRNA-basiert: LTP_06_2022[11] Basierend auf 53 Markerproteinen: GTDB 08-RS214[12]
 Pyrococcus 

P. yayanosii


   


P. horikoshii


   

P. furiosus


   

P. woesei




   

P. kukulkanii


   

„P. chitonophagus“


   

P. glycovorans






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 Pyrococcus 

P. yayanosii


   

P. furiosus


   


„P. abyssi“


   

P. horikoshii



   

P. kukulkanii


   

„P. chitonophagus“






Vorlage:Klade/Wartung/Style

Genom

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Drei der Pyrococcus-Arten wurden sequenziert. P. furiosus DSM 3638 hat mit 1,9 Mbp (Megabasenpaaren) das größte Genom,[13] gefolgt von P. abyssi GE5 mit 1,8 Mbp[14] und P. horikoshii UBA8834 mit 1,7 Mbp.[15] Die Genome kodieren für viele verschiedene Stoffwechselenzyme, wodurch sie ein breiteres Spektrum an Lebensbedingungen haben, da sie eine Vielzahl organischer Substanzen transportieren und verstoffwechseln können. Im Detail wurden auch einige Unterschiede zwischen den Arten festgestellt. P. abyssi hat neben dem ringförmigen Chromosom von 1,76 Mbp ein Plasmid von 3,5 kbp (Kilobasenpaaren)[16]

Zellaufbau und Stoffwechsel

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Die Zellen von Pyrococcus sind etwa 0,8–2,0 μm groß und haben eine leicht unregelmäßig-sphärische (kokkoide) Form. Sie weisen eine polare (d. h. endständige) Anordnung der Geißeln (Archaellen) auf und sind von einem S-Layer umgeben, der einen periplasmatischen Raum um die Zytoplasmamembran umschließt.[3][9][17] Die Pyrococcus-Arten sind anaerob und unterscheiden sich untereinander geringfügig in ihrem Stoffwechsel. Der wichtigste Stoffwechselweg ist die Peptidfermentation. Bei P. furiosus und P. abyssi wurde ein Wachstum auf Stärke, Maltose und Pyruvat beobachtet, nicht jedoch bei P. horikoshii. Zwar ist elementarer Schwefel (S0) für das Wachstum nicht erforderlich, fördert jedoch das Wachstum. Schwefel ist für die Bildung von Fermentations-Enzymen notwendig.[18][19][20][21]

Ökologie

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Pyrococcus-Arten leben in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen, wie beispielsweise Hydrothermalquellen. Optimale Wachstumsbedingungen sind ein pH-Wert von etwa 7, eine Salzkonzentration von etwa 2,5 % (25 g/ℓ) und eine Temperatur von etwa 98 °C. Da in ihren Habitaten kaum Sauerstoff verfügbar ist, leben sie verständlicherweise anaerob. In Hydrothermal-Schloten, in denen P. abyssi gefunden wurde, gibt es kein Sonnenlicht und zusätzlich zu den extrem hohen Temperaturen herrscht ein Druck von etwa 200 atm.[8]

Namensgebung

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Pyrococcus ist griechisch (aus „pŷr“ und „kokkos“) und heißt „Feuerbeere“. Der Name bezieht sich auf die runde Gestalt und seine Thermophilie.[1]

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Commons: Pyrococcus – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Daniel Prieur: "Pyrococcus abyssi" en division : cette bactérie, hyperthermophile anaérobie (vivant sans oxygène) – Pyrococcus abyssi bei der Teilung: Dieses Bakterium (sic!), ein hyperthermophiler Anaerobier (lebt ohne Sauerstoff). CNRS (cnrs.fr, französisch).

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d e f g LPSN: Genus Pyrococcus Fiala and Stetter 1986.
  2. ↑ a b c d GTDB: Pyrococcus.
  3. ↑ a b c d Gerhard Fiala, Karl O. Stetter: ​Pyrococcus furiosus sp. nov. represents a novel genus of marine heterotrophic archaebacteria growing optimally at 100 °C. In: Archives of Microbiology, Band 145, 1986, S. 56–61; ISSN 0302-8933, doi:10.1007/BF00413027 (englisch).
  4. ↑ a b NCBI Taxonomy Browser: Pyrococcus, Details: Pyrococcus Fiala and Stetter 1986. Rank: genus (englisch).
  5. ↑ Rubredoxin. Lexikon der Biologie (spektrum.de).
  6. ↑ Ashraf M. Elshawadfy, Brian J. Keith, H'Ng Ee Ooi, Thomas Kinsman, Pauline Heslop, Bernard A. Connolly: DNA polymerase hybrids derived from the family-B enzymes of Pyrococcus furiosus and Thermococcus kodakarensis: improving performance in the polymerase chain reaction. In: Frontiers in Microbiology, Band 5, 27. Mai 2014, S. 224; doi:10.3389/fmicb.2014.00224, PMC 4034419 (freier Volltext), PMID 24904539 (englisch).
  7. ↑ Keith F. Pittman, Cynthia A. Walczak, Carol M. Lock: Codes and Abbreviations for Approved or Effectively Published Names of Genera of Bacteria Published from Januar​y 1980 to De​cember 1990. In: International Journal of Systatic And Evolutionary Microbiology(früher Int J Syst Bacteriol), Band 41, Nr. 4, Oktober 1991, S. 571–579; doi:10.1099/00207713-41-4-571, PMID 1742201 (englisch).
  8. ↑ a b Gaël Erauso, Anna-Louise Reysenbach, Anne Godfroy, Jean-Roch Meunier, Byron Crump, Frédéric Partensky, John A. Baross, Viggo Marteinsson, Georges Barbier, Norman R. Pace, Daniel Prieur: ​Pyrococcus abyssi sp. nov., a new hyperthermophilic archaeon isolated from a deep-sea hydrothermal vent. In: Archives of Microbiology, Band 160, November 1993,S. 338–349; doi:10.1007/BF00252219 (englisch).
  9. ↑ a b Georges Barbier, Anne Godfroy, Jean-Roch Meunier, Joël Quérellou, Marie-Anne Cambon, Françoise Lesongeur, Patrick A. D. Grimont, Gérard Raguénès: ​Pyrococcus glycovorans sp. nov., a hyperthermophilic archaeon isolated from the East Pacific Rise. In: International Journal of Systematic Bacteriology, Band 49, Nr. 4, 1. Oktober 1999, S. 1829–1837; doi:10.1099/00207713-49-4-1829, PMID 10555366 (englisch).
  10. ↑ Wolfram Zillig, Ingelore Holz, Hans-Peter Klenk, Jonathan Trent, Simon Wunderl, Davorin Janekovic, Erwin Imsel, Birgit Haas: ​Pyrococcus woesei, sp. nov., an ultra-thermophilic marine Archaebacterium, representing a novel order, Thermococcales. In: Systematic and Applied Microbiology, Band 9, Nr. 1–2, 1987, S. 62–70; doi:10.1016/S0723-2020(87)80057-7 (englisch).
  11. ↑ 'The All-Species Living Tree' Project 06_2022
  12. ↑ GTDB-Release 08-RS214
  13. ↑ NCBI Nucleotide: Pyrococcus furiosus DSM 3638 chromosome, complete genome. Accession: CP023154.
  14. ↑ NCBI Genome assembly ASM19593v2. Taxon Pyrococcus abyssi GE5.
  15. ↑ NCBI Genome assembly ASM1332977v1. Taxon Pyrococcus horikoshii, Isolate UBA8834.
  16. ↑ Georges N. Cohen, Valérie Barbe, Didier Flament, Michael Galperin, Roland Heilig, Odile Lecompte, Olivier Poch, Daniel Prieur, Joël Quérellou, Raymond Ripp, Jean-Claude Thierry, John Van der Oost, Jean Weissenbach, Yvan Zivanovic, Patrick Forterre: An integrated analysis of the genome of the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus abyssi. In. Molecular Microbiology, Band 47, 5. März 2003, S. 1495–1512; doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03381.x, PMID 12622808 (englisch).
  17. ↑ Daniela J. Näther, Reinhard Rachel, Gerhard Wanner, Reinhard Wirth: Multifunctional Organelles, Made for Swimming, Adhesion to Various Surfaces, and Cell-Cell Contacts. In: Journal of Bacteriology, Band 188, Nr. 19, 1. Oktober 2006, S. 6915–6923; doi:10.1128/jb.00527-06 (englisch).
  18. ↑ Shaik Waseem Vali, Dominik K. Haja, Richard A. Brand, Michael W. W. Adams, Paul A. Lindahl: The Pyrococcus furiosus ironome is dominated by [Fe4S4]2+ clusters or thioferrate-like iron depending on the availability of elemental sulfur. In: Journal of Biological Chemistry, Band 296, 28. April 2021, S. 100710; doi:10.1016/j.jbc.2021.100710, PMC 8219758 (freier Volltext)PMID 33930466 (englisch).
  19. ↑ Ingrid Waege: Charakterisierung von RNA-Polymerase-Mutanten und von Transkriptionsfaktoren mit Hilfe des genetischen Systems von Pyrococcus furiosus. Doktorarbeit an der Fakultät für Biologie und Vorklinische Medizin der Universität Regensburg. PDF (uni-regensburg.de).
  20. ↑ Han-Seung Lee, Keith R. Shockley, Gerrit J. Schut, Shannon B. Conners, Clemente I. Montero, Matthew R. Johnson, Chung-Jung Chou, Stephanie L. Bridger, Nathan Wigner, Scott D. Brehm, Francis E. Jenney Jr, Donald A. Comfort, Robert M. Kelly, Michael W. W. Adams: Transcriptional and Biochemical Analysis of Starch Metabolism in the Hyperthermophilic Archaeon Pyrococcus furiosus. In: Journal of Bacteriology, Band 188, Nr. 6, März 2006, S. 2115–2125; doi:10.1128/JB.188.6.2115-2125.2006, PMC 1428126 (freier Volltext), PMID 16513741 (englisch).
  21. ↑ Bernd Goede: Protein-Protein-Wechselwirkungen der Untereinheiten der RNA-Polymerase von Pyrococcus furiosus. Doktorarbeit an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. PDF (uni-kiel.de).
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