Desulfovibrio desulfuricans

Desulfovibrio desulfuricans ist ein sulfatreduzierendes Bakterium. Es ist chemoorganotroph, gram negativ, enthält Desulfovidrin und bildet keine Sporen. Die einfach begeißelten gekrümmten Stäbchen sind 3-5 µm lang und haben einen Durchmesser von 0,5-1 µm. Ein optimales Wachstum erfolgt bei Temperaturen von 34 bis 37°C und pH-Werten von 6,6-7,5. Desulfovibrio desulfuricans wurde in Süßwasser und Meerwasser gefunden, besonders aber in verschmutzten Gewässern und Böden mit einem hohen Anteil an organischem Kohlenstoff, wo Sulfidausfällungen auftraten. Aufgrund der chemischen Reduktion des Schwefels von Calciumsulfat (Gips) und der Reaktion mit Kohlendioxid (CO₂) bildet es Kalk (CaCO₃).

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Dabei wird die folgende chemische Summenformel beobachtet:

Das Bakterium reduziert enzymatisch das Sulfat-Ion SO₄ des Gips zu Schwefel, sodass das Kohlendioxid an das Calcium zu Kalk gebunden wird. Im Laborexperiment wurde eine Rate der Sulfatreduktion von 1000 mg pro Liter und Tag gemessen. Bezogen auf die Fläche der Weltmeere würde das einer Umsatzrate von mehr als 4000 Milliarden Tonnen CO₂ pro Tag entsprechen, da Meerwasser etwa 0,2 g/l CaSO₄ gelöst hat.

Dieses Bakterium wird für die großen Vorkommen von Schwefel in Texas und Louisiana verantwortlich gemacht, wo anstelle der ausgedehnten originalen Gipslagerstätten Kalkstein und elementarer Schwefel vorgefunden wurden. Der Kalkstein besitzt dabei die kristalline Struktur des Gips. Der Kohlenstoff des Kalksteins und der elementar eingelagerte Schwefel sind biogenen Ursprungs, wie durch Radionuklid-Analysen bestätigt wurde. Weiterhin spricht auch die Anwesenheit von in diesen Gesteinen mit abgelagertem Erdöl für die biogene Entstehung dieser Schichten.

Die Bakterien haben die Fähigkeit, die Löslichkeit und den pH-Wert im Mikromilieu zu verändern und zu kontrollieren, sodass sie die Umgebungsbedingungen für eine Übersättigung an Calcium- und Carbonationen und die Entfernung kinetischer Inhibitoren gewährleisten können. Bakterien auch sind dafür bekannt, die Ökosysteme des Präkambriums dominiert zu haben, und könnten daher auch mit für die Ablagerung des nicht-skeletalen Kalksteines aus dieser Zeit verantwortlich sein. In der Uratmosphäre der Erde, in der es keinen freien Sauerstoff gab, war u. a. Kohlendioxid ein dominantes Gas. Die heutige Sauerstoffatmosphäre, die etwa 2,5 Milliarden Jahre alt ist, wurde zum großen Teil biogen gebildet, und das CO₂ in Carbonaten deponiert.

Als Anwendung dieses Bakteriums wurde nach einem Feldexperiment die Restauration von Marmorstatuen vorgeschlagen. Das Freiland-Experiment zeigte, dass das anaerobe Bakterium die Oberfläche von verwitterten Mamorstaturen besiedelte und selbst die für sich erforderlichen Lebensbedingungen bildete, um den durch die Einflüsse des sauren Regens gebildeten Gips wieder zurück in Kalk zu kalzifizieren. Die genauen biochemischen Prozesse dieser Kalzifizierung sind dabei noch nicht geklärt.

Die Erbinformation des Bakteriums, ca. 3.2 MByte, wurde 1997 vollständig sequenziert ([1]). Das Bakterium ist weiterhin dafür bekannt, Erdöl abbauen zu können, und stellt daher für Erdölpipelines und -tanks eine Gefahr wegen der korrosiven bzw. giftigen Wirkung seiner Stoffwechselprodukte dar. Auch das Entstehen von fauligem Wasser in den Trinkwassertanks von Schiffen kann mit auf Schwefelbakterien zurückgehen.

Literatur

• RM Atlas, AN Chowdhury, KL Gauri Microbial Calcification of Gypsum-Rock and Sulfated Marble Studies in Conservation, Vol. 33, No. 3, 149-153, 1988 - JSTOR
• Kirkland DG, Robert E Origin of limestone buttes, gypsum plain, Culberson Co., Texas Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull. 60 (1976) 2005-2018
• Miller, LP Rapid formation of high concentrations of hydrogen sulfide by sulfate reducting bacteria Contrib Boyce Thompson Inst. 15 (1949) 437-465
• Feeley, HW, Kulp, JL Origin of the Gulf Coast salt-dome sulphur deposits Am. Assoc Petrol. Bull. 41 (1957) 1802-1853

Siehe auch

• Alatsee
• Black Smoker
• Faulschlamm
• Purpurbakterien