2018 · Kadnikov — Ein brennender Braunkohleflöz in den abgelegenen Altai-Bergen beherbergt eine wasserstoffgetriebene thermophile mikrobielle Gemeinschaft
Kurzfassung
An einem Standort mit einem unterirdischen Kohlebrand in den Altai-Bergen identifizierten Forscher thermophile Bakterien, die durch Oxidation von molekularem Wasserstoff aus der Kohleverbrennung überleben. Dies ist eine geomikrobiologische Grundlagenstudie — sie hat keine direkte Relevanz für die H₂-Medizin oder die menschliche Gesundheit. (Scientific Reports, 2018.)
Kommentar
Dieses Paper beschreibt eine Metagenomik-Untersuchung eines seltenen thermischen Ökosystems: die Oberfläche eines unterirdisch brennenden Braunkohleflözes in Sibirien. Die Forscher fanden eine mikrobielle Gemeinschaft, die von drei Firmicutes-Arten dominiert wird, die molekularen Wasserstoff (H₂) als Energiequelle metabolisieren. Dies ist grundlegende Umweltmikrobiologie — der betreffende H₂ wird durch Verbrennung von fossiler Kohle produziert, nicht im Kontext einer biologischen Gesundheitsanwendung. Die Studie hat keine Verbindung zu H₂-Supplementierung, menschlicher Gesundheit oder therapeutischer Wasserstoffforschung. Sie ist in dieser Datenbank wahrscheinlich aufgrund von Schlüsselwortüberschneidungen (Wasserstoff, Mikrobielle) indexiert. Ihr wissenschaftlicher Wert liegt ausschließlich in der Geomikrobiologie und Ökologie extremer Umgebungen.
Wichtige Zitate
- „Alle drei Firmicutes-Arten können Energie aus der aeroben oder anaeroben Oxidation von molekularem Wasserstoff gewinnen, der infolge unterirdischer Kohleverbrennung zusammen mit anderen Kohlegasen produziert wird.“ Original (EN): „All three Firmicutes species can gain energy from aerobic or anaerobic oxidation of molecular hydrogen, produced as a result of underground coal combustion along with other coal gases.“ — Die ökologische Funktion dieser Bakterien: H₂ aus Kohlebrand als Energiequelle
- „Wir schlagen vor, dass thermophile Firmicutes, deren Sporen sich aus ihren ursprünglichen geothermalen Habitaten über weite Strecken ausbreiten können, die Erstbesiedler dieses kürzlich entstandenen thermischen Ökosystems sind.“ Original (EN): „We propose that thermophilic Firmicutes, whose spores can spread from their original geothermal habitats over long distances, are the first colonizers of this recently formed thermal ecosystem.“ — Biogeographische Hypothese über die Besiedlung des brennenden Kohlestandorts
- „Die taxonomische Klassifizierung zeigte eine Dominanz nur weniger Firmicutes-Gruppen.“ Original (EN): „Taxonomic classification revealed dominance of only a few groups of Firmicutes.“ — Die extreme Umgebung selektiert für eine hochspezialisierte mikrobielle Gemeinschaft
Unsere Einordnung
Diese Studie hat keine Relevanz für die menschliche H₂-Medizin. Es handelt sich um ein geomikrobiologisches Paper über Bakterien, die in einem Kohlebrand-Ökosystem leben. Sie ist hier aus Gründen der Vollständigkeit der Literaturdatenbank enthalten, enthält aber keine Daten zu H₂-Supplementierung, menschlicher Biologie, Krankheit oder Therapie. Es können keinerlei gesundheitsbezogene Schlussfolgerungen gezogen werden.
Studiendesign
- Typ: Umwelt-Metagenomik / Geomikrobiologie · Standort: Steinbruch mit unterirdischem Kohlebrand, Altai-Gebirge, Russland
- Methoden: Metagenomische DNA-Sequenzierung, taxonomische Klassifizierung, Assemblierung fast vollständiger Genome, Phylogenetische Analyse, RuBisCO-Typ-Klassifizierung
- Ergebnis: Drei dominante thermophile Firmicutes-Arten identifiziert (Ca. Carbobacillus altaicus, Brockia lithotrophica, Hydrogenibacillus schlegelii) — alle zur H₂-Oxidation fähig; als Pionierbesiedler dieses thermischen Ökosystems vorgeschlagen
Abstract (deutsche Übersetzung)
Thermische Ökosysteme, die mit unterirdischen Kohleverbrennung in Verbindung stehen, sind selten und weniger gut untersucht als geothermale Phänomene. Hier analysierten wir mikrobielle Gemeinschaften der oberflächennahen Bodenschicht und einer bituminösen Substanz in einem durch unterirdische Kohlefeuer erhitzten Steinbruch mittels metagenomischer DNA-Sequenzierung. Die taxonomische Klassifizierung zeigte eine Dominanz nur weniger Firmicutes-Gruppen. Fast vollständige Genome der drei häufigsten Arten, ‚Candidatus Carbobacillus altaicus' AL32, Brockia lithotrophica AL31 und Hydrogenibacillus schlegelii AL33, wurden assembliert. Gemäß den genomischen Daten ist Ca. Carbobacillus altaicus AL32 ein aerober Heterotroph, während B. lithotrophica AL31 ein chemolithotropher Anaerobier ist, der CO₂ über den Calvin-Zyklus assimiliert. H. schlegelii AL33 ist ein Aerob, der sowohl auf organischen Verbindungen wachsen als auch CO₂-Fixierung über den Calvin-Zyklus durchführen kann. Die phylogenetische Analyse der großen Untereinheit von RuBisCO von B. lithotrophica AL31 und H. schlegelii AL33 zeigte, dass diese zum Typ 1-E gehört. Alle drei Firmicutes-Arten können Energie aus der aeroben oder anaeroben Oxidation von molekularem Wasserstoff gewinnen, der infolge unterirdischer Kohleverbrennung zusammen mit anderen Kohlegasen produziert wird. Wir schlagen vor, dass thermophile Firmicutes, deren Sporen sich aus ihren ursprünglichen geothermalen Habitaten über weite Strecken ausbreiten können, die Erstbesiedler dieses kürzlich entstandenen thermischen Ökosystems sind.
Original-Abstract (englisch)
Thermal ecosystems associated with underground coal combustion sites are rare and less studied than geothermal features. Here we analysed microbial communities of near-surface ground layer and bituminous substance in an open quarry heated by subsurface coal fire by metagenomic DNA sequencing. Taxonomic classification revealed dominance of only a few groups of Firmicutes. Near-complete genomes of three most abundant species, 'Candidatus Carbobacillus altaicus' AL32, Brockia lithotrophica AL31, and Hydrogenibacillus schlegelii AL33, were assembled. According to the genomic data, Ca. Carbobacillus altaicus AL32 is an aerobic heterotroph, while B. lithotrophica AL31 is a chemolithotrophic anaerobe assimilating CO2 via the Calvin cycle. H. schlegelii AL33 is an aerobe capable of both growth on organic compounds and carrying out CO2 fixation via the Calvin cycle. Phylogenetic analysis of the large subunit of RuBisCO of B. lithotrophica AL31 and H. schlegelii AL33 showed that it belongs to the type 1-E. All three Firmicutes species can gain energy from aerobic or anaerobic oxidation of molecular hydrogen, produced as a result of underground coal combustion along with other coal gases. We propose that thermophilic Firmicutes, whose spores can spread from their original geothermal habitats over long distances, are the first colonizers of this recently formed thermal ecosystem.
Quelle & Links
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