Methanbildner
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| Methanopyrus kandleri
Methanopyrus kandleri | ||||||||
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(Auswahl)
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Als Methanbildner oder Methanogene (früher auch Methanbakterien genannt) werden Archaeen (Archaea) bezeichnet, bei deren Energiestoffwechsel Methanbildung stattfindet.
Taxonomie
Die Methanbildner werden in den Klassen Methanobacteria, Methanococci und Methanomicrobia zusammengefasst, zu denen sechs Ordnungen gehören. Die methanbildenden Mikroorganismen werden häufig fälschlich als Bakterien oder Methanbakterien bezeichnet. Ursprünglich wurden Bakterien und Archaeen einer gemeinsamen taxonomischen Gruppe (Taxon) zugeordnet. Seit Anfang der 1990er sind molekularbiologische Methoden verfügbar, die eine korrekte phylogenetische Einteilung ermöglichten und zu der Erkenntnis führten, dass Bakterien und Archaeen zwei verschiedene Taxa sind. Die Fähigkeit zur Methanogenese findet sich ausschließlich bei den Archaeen. Arten der Ordnungen Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Methanocellales, Methanosarcinales und Methanopyrales sind als Methanbildner bekannt. Sie gehören alle zur Abteilung der Euryarchaeota.[1]
Physiologie, Ökologie
Die Methanbildner (Methanogenen) nutzen die exergone (Energie freisetzende) Methanogenese als Energiequelle. Einige wasserstoffoxidierende Methanogene sind autotroph. Dabei nutzen sie Kohlenstoffdioxid (CO2) als einzige Kohlenstoffquelle bei der Synthese aller zellulären Bestandteile (Anabolismus). Sie assimilieren CO2 auf dem Acetyl-CoA-Weg.[1]
Man unterscheidet acetatspaltende Methanogene und H2-oxidierende Methanogene. Acetatspaltende Methanogene können Methan aus Methylgruppen-haltigen Verbindungen bilden, indem sie die Methylgruppe abspalten und zu Methan reduzieren. Sie besitzen das dafür benötigte Coenzym Methanophenazin. Zu ihnen gehört die Gattung Methanosarcina. H2-oxidierende Methanogene bilden Methan durch Reduktion von CO2 mit Wasserstoff zu Methan und Wasser sowie durch Umsetzung von Ameisensäure (HCOOH); sie besitzen kein Methanophenazin. Zu ihnen gehören die Gattungen Methanococcus, Methanobacterium und Methanopyrus.
Die Methanbildner sind strikt anaerob, sie stoffwechseln bei Temperaturen zwischen 0 und 70 °C, wenige Arten sogar bei bis zu 90 °C, bei höheren Temperaturen werden sie abgetötet. Erhöhte Temperaturen steigern die Effizienz der Methanbildner. Sie benötigen anoxisches, pH-neutrales oder schwach alkalisches Milieu mit mindestens 50 % Wasser. Anoxische Gewässersedimente, wassergesättigte oder -überstaute Böden (z. B. Moore und Reisfelder), Mist, Gülle und der Verdauungstrakt von Wiederkäuern sind besonders gute Lebensräume für Methanogene, sie finden hier für sie wichtige Stickstoffverbindungen, Mineralstoffe und Spurenelemente. Hemmstoffe für Methanbildner sind organische Säuren, Desinfektionsmittel und Sauerstoff.
Weitere Habitate von Methanbildnern sind der Dickdarm von Wirbeltieren, der Verdauungstrakt von Termiten, sowie die Schlammfaulbehälter von Abwasserreinigungs- und Biogasanlagen.
Die Methanbildner stehen an der letzten Stelle der anaeroben Nahrungskette, in der verschiedene Stoffumsetzungen ablaufen. Am Ende wird durch die Aktivität von Methanbildnern Methan gebildet.
Literatur
- Lexikon der Biologie. Band 9, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2002, ISBN 3-8274-0334-0.