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2026-01-10T02:11:16Z

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{{Taxobox
| Taxon_WissName = Leptothrix
| Taxon_Rang = Gattung
| Taxon_Autor = [[Friedrich Traugott Kützing|Kützing]] 1843
| Taxon2_WissName = Comamonadaceae
| Taxon2_Rang = Familie
| Taxon3_WissName = Burkholderiales
| Taxon3_Rang = Ordnung
| Taxon4_WissName = Betaproteobacteria
| Taxon4_Rang = Klasse
| Taxon5_WissName = Proteobacteria
| Taxon5_Rang = Abteilung
| Taxon6_WissName = Bacteria
| Taxon6_Name = Bakterien
| Taxon6_Rang = Domäne
| Bild = Leptothrix_lichtmikroskopisch.jpg
| Bildbeschreibung = ''Leptothrix'', Zellkette in einer Scheide und leere Scheiden, lichtmikroskopische Aufnahme
}}

'''''Leptothrix''''' ist eine in eisenhaltigen Gewässern vorkommende [[Gattung (Biologie)|Gattung]] der [[Bakterien]]. Als Besonderheit bilden diese stäbchenförmigen Bakterien Röhren, in denen sie sich hintereinander angeordnet befinden. Sie bewirken eine auffällige Ausfällung von [[Oxide]]n bzw. [[Hydroxide]]n [[Wertigkeit (Chemie)|dreiwertigen]] [[Eisen]]s an den Röhren („Eisenbakterien“), was zu einer Bildung von [[Ocker]] und [[Eisenerz]]en führen kann.

== Eigenschaften ==
Bei den Bakterien handelt es sich um gerade, stäbchenförmige (etwa zylindrische) [[Zelle (Biologie)|Zellen]] mit einem Durchmesser von 0,6 bis 1,5 µm und einer Länge von 1,5 bis 15 µm. Sie sind [[Gramfärbung|gramnegativ]] und zeitweise jeweils an einem Zellende (polar oder subpolar) durch ein [[Flagellum]] monotrich, monopolar begeißelt. Die [[Art (Biologie)|Art]] ''L. lopholea'' bildet ein subpolares Flagellenbündel, ist also polytrich, monopolar begeißelt. Die Bakterien schwimmen teils frei („Schwärmer“) einzeln oder in Zellketten. Meistens jedoch bilden sie Längsreihen (Zellketten), die sich in einer von ihnen abgeschiedenen Röhre aus [[Organische Chemie|organischem]] Material befinden. Diese Röhren, auch als [[Scheide (Behälter)|Scheiden]] bezeichnet, bestehen aus organischen [[Polymer]]en, die verflochtene [[Fibrille]]n bilden. Die Zellen sind nicht mit den Röhren fest verbunden und können sich in ihnen fortbewegen. Einige Arten bilden außerhalb der Scheiden Schleim. Im Wasser des [[Habitat]]s gelöstes Eisen, überwiegend als [[Wertigkeit (Chemie)|zweiwertige]] Eisen-[[Ion]]en (Fe2+), reichert sich nach Oxidation mit ebenfalls gelöstem [[Sauerstoff]] an den Scheiden in Form von [[Oxide|oxidischen]] bzw. [[Hydroxide|hydroxidischen]] Verbindungen des dreiwertigen Eisens an und inkrustiert und verdickt sie auf diese Weise. Als [[Reservestoff]] wird [[Polyhydroxybuttersäure]] gebildet und in Form von [[Granulum|Granula]] in den Zellen abgelagert. Der [[GC-Gehalt]] der [[DNA]] beträgt 68–71 mol-%. Eine Reinkultur von ''L. ochracea'' ist im Gegensatz zu den anderen Arten bisher nicht gelungen.

=== Scheiden ===
Die Scheiden von ''L. cholodnii'' bestehen nach einer Untersuchung aus 6,5 nm dicken Fibrillen, die Wanddicke beträgt 30–100 nm, außen darauf befindet sich eine diffuse Schleimschicht. Die Scheiden enthalten 34 % [[Polysaccharide]] (Hauptkomponenten: [[Uronsäuren]] und [[Aminozucker]]), 24 % [[Protein|Proteine]], 8 % [[Lipide]] und 4 % [[Anorganische Chemie|anorganische Stoffe]].<ref>D. Emerson, W. C. Ghiorse: ''Isolation, cultural maintenance, and taxonomy of a sheath-forming strain of Leptothrix discophora and characterization of manganese-oxidizing activity associated with the sheath''. In: ''Applied and Environmental Microbiology''. Bd. 58, 1992, S. 4001–4010.</ref>

=== Stoffwechsel ===
Der [[Energiestoffwechsel]] ist strikt [[aerob]], [[Oxidation|oxidativ]], [[Stoff- und Energiewechsel|chemoorganoheterotroph]]. Organische Stoffe können aber nur eingeschränkt und langsam verwertet werden. Je nach Art verschieden werden einige [[Zucker]], [[Glycerin]] und [[organische Säuren]] verwertet. Bevorzugte [[Stickstoff]]quellen sind [[Aminosäuren]], einige Arten verwerten [[Ammonium]] und [[Nitrate|Nitrat]]. Wegen der Oxidation des zweiwertigen Eisens und Ablagerung der so gebildeten Fe(III)-Verbindungen an den Scheiden (siehe unter Eigenschaften) wurde vermutet, dass diese Oxidation von den Bakterien [[Enzym|enzymatisch]] bewirkt wird und die dabei freigesetzte [[Energie]] von den Bakterien genutzt wird, dass sie also [[Chemolithotrophie|chemolithotroph]], möglicherweise auch [[Autotrophie|autotroph]] sind. Bisher wurde das aber nicht nachgewiesen. Allerdings scheint die Eisenoxidation und die Manganoxidation durch die Bakterien beschleunigt zu werden, auch wenn die dabei freigesetzte Energie nicht von ihnen genutzt wird.

[[Vitamin B12]] wird generell benötigt, von einigen Arten auch [[Thiamin]] und [[Biotin]].

== Vorkommen, Ökologie ==
[[Datei:Leptothrix in ditch.jpg|miniatur|Leptothrix-Massen in einem Moorgraben]]

''Leptothrix'' kommt in stehenden oder langsam fließenden, [[PH-Wert|neutralen]] bis leicht [[PH-Wert|sauren]] Süßwasser-Gewässern mit nur geringen Konzentrationen an organischen Stoffen und mit einem Sauerstoffkonzentrationsgradienten vor, besonders in solchen mit hohen Konzentrationen an Eisen (als Fe2+-Ionen gelöst). Beispiele: Gräben in [[Moor]]en und [[Sumpf]]gebieten, Eisenquellen. Die Inkrustierung der Röhren mit oxidischen bzw. hydroxidischen Eisen(III)-Verbindungen behindert den Stoffaustausch mit der Umgebung. Indem sich die Zellen aus den auf diese Weise verdickten Scheidenbereichen fortbewegen und daneben neue, dünnere, noch nicht mit Eisenverbindungen inkrustierte Scheiden bilden, wird der Stoffaustausch mit dem umgebenden Medium gewährleistet. Dadurch befinden sich in einem solchen Gewässer große Mengen leerer, eisenverkrusteter Röhren in auffälligen, flockigen, ockerfarbigen Massen. Mikroskopisch sieht man in diesen flockigen Ockermassen weit überwiegend die leeren, mehr oder weniger verdickten Röhren und nur selten Bakterienzellen, und zwar diese in dünnen Röhren.

In Gewässern, die gelöstes, zweiwertiges [[Mangan]] (Mn2+-Ionen) enthalten, werden durch Oxidation gebildete Verbindungen des vierwertigen Mangans an den Scheiden abgelagert.

Das Vorkommen in Scheiden hat den Vorteil, dass auf diese Weise lange Strukturen gebildet werden, ohne dass dafür eine Zellverlängerung oder die Bildung mehrzelliger Zellfäden erforderlich ist. Lange, faserige Gebilde ermöglichen eine lockere, oberflächenreiche Aggregation, die den Stoffaustausch mit dem umgebenden Medium begünstigt. Gleichzeitig werden die Bakterien durch die Scheiden vor bakterienfressenden Lebewesen (besonders [[Protozoen]]) und vor [[Phagen|Bakteriophagen]] geschützt.

Das [[PH-Wert|pH]]-Optimum liegt bei 6,5–7,5, der Temperaturbereich ist 10–35 °C, das Temperaturoptimum liegt bei 25 °C.

== Geochemische Bedeutung ==
Die Ausfällung von oxidischen bzw. hydroxidischen Verbindungen des dreiwertigen Eisens bewirkt deren [[Sediment|sedimentäre]] Anreicherung als [[Ocker]], aus dem durch Verfestigung und Entwässerung oxidisches [[Eisenerz]] gebildet werden kann. Auch die Fällung von Verbindungen vierwertigen Mangans kann geochemisch von Bedeutung sein.

== Systematik ==
Die Gattung ''Leptothrix'' besteht aus folgenden [[Art (Biologie)|Arten]] (Stand 2014).<ref name="lpsn">{{Internetquelle | url=https://www.bacterio.net/leptothrix.html | titel=Genus Leptothrix | autor= Jean Euzéby, Aidan C. Parte | werk= [[List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature]] (LPSN) | zugriff= 2014-08-08}}</ref> Außerdem sind noch Besonderheiten angegeben.

* ''[[Leptothrix cholodnii]]'' {{Person|Mulder & van Veen}} 1963 emend. {{Person|Spring}} et al. 1997, verträgt höhere Konzentrationen organischer Stoffe
* ''[[Leptothrix discophora]]'' (ex {{Person|Schwers}} 1912) {{Person|Spring}} et al. 1997, mit Anheftungsstruktur<ref>Michael J. Carlile, A. William L. Dudeney: ''The discs of Leptothrix discophora: lost for 89 vears?''. In: ''Microbiology''. Bd. 147, 2001, S. 1393–1394.</ref>
* ''[[Leptothrix lopholea]]'' {{Person|Dorff}} 1934, subpolar [[Flagellum#Begei.C3.9Felungstypen|polytrich]], mit Anheftungsstruktur
* ''[[Leptothrix mobilis]]'' {{Person|Spring}} et al. 1997, keine Mangan-Fällung
* ''[[Leptothrix ochracea]]'' ({{Person|Roth}} 1797) {{Person|Kützing}} 1843, ([[Typspezies]]), keine [[Mangan]]-[[Fällung]]
* ''Leptothrix pseudo-ochracea'' (keine anerkannte Art)

== Siehe auch ==
* [[Eisenoxidierende Mikroorganismen]]

== Literatur ==
* Alberto Guielmo Roth: ''Catalecta botanica quibus plantae novae et minus cognitae discribuntur atque illustrantur''. Fasciculus primus (Teil 1). Bibliopolio I. G. Mülleriano (Verlag I. G. Müller) Lipsiae (Leipzig) 1797, S. 165–166. (frühe Beschreibung unter der Bezeichnung ''Conferua ochracea'').
* N. Cholodny: ''Die Eisenbakterien – Beiträge zu einer Monographie''. In: R. Kolkwitz (Hrsg.): ''Pflanzenforschung'', Heft 4. Gustav Fischer, Jena 1920.
* E. G. Mulder: ''Genus Leptothrix Kützing 1843''. In: R. E. Buchanan, N. E. Gibbons (Hrsg.): ''Bergey’s manual of determinative bacteriology''. 8. Auflage. Williams & Wilkins, Baltimore 1974, ISBN 0-683-01117-0, S. 129–133.
* John G. Holt, Noel R. Krieg, Peter H. A. Sneath, James T. Staley, Stanley T. Williams: ''Bergey's Manual of determinative bacteriology''. 9. Aufl. Williams and Wilkins, Baltimore u. a. O. 1994, ISBN 0-683-00603-7, S. 478–479, 482.
* S. Spring, P. Kämpfer, W. Ludwig, [[Karl-Heinz Schleifer|K.-H. Schleifer]]: ''Polyphasic characterization of the genus Leptothrix. New descriptions of Leptothrix mobilis sp. nov. and Leptothrix discophora sp. nov. nom. rev. and emendet description of Leptothrix cholodnii emend.'' In: ''Systematic and Applied Microbiology''. Bd. 19, 1996, S. 634–643.
* Stefan Spring: ''The genera Leptothrix and Sphaerotilus''. In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.): ''The Prokaryotes''. 3. Auflage, Bd. 5. Springer, New York u. a. O. 2006, ISBN 978-0-387-25495-1, S. 758–777.
* George M. Garrity, Julia A. Bell, Timothy G. Lilburn: ''Taxonomic Outline of the Prokaryotes. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology''. Second Edition, Release 5.0. Springer-Verlag, New York, 2004. {{DOI|10.1007/bergeysoutline200310|Problem=2012}} [https://web.archive.org/web/20130310231510/http://mibi.uni-muenster.de/imperia/md/content/biologie_immb/_v/download/fgmtaxonomiews10-11/bergey.pdf PDF].

== Weblinks ==
{{Commonscat|Leptothrix}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Burkholderiales]]
[[Kategorie:Burkholderiales (Ordnung)]]

Leptothrix - Versionsgeschichte

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