Ein neu isoliertes Planctomyceten-Stamm aus subterranen Perkolaten gehört zur neuen Art Anatilimnocola aquadivae sp. nov. in der Familie Pirellulaceae

Das Leben unter unseren Füßen

Tief unter dem Waldboden sickert Wasser durch winzige Spalten im Gestein und bringt eine unsichtbare Welt von Mikroben mit sich. Diese Studie untersucht dieses verborgene Reich und stellt eine zuvor unbekannte Bakterienart vor, die in flachem Grundgestein in Mitteldeutschland lebt. Indem die Forscher nachzeichnen, wie dieser unterirdische Bewohner entdeckt, kultiviert und mit seinen nächsten Verwandten verglichen wurde, zeigen sie, dass selbst gut untersuchte Mikrobengruppen noch Überraschungen bergen – und dass die „kritische Zone“ der Erde, in der Gestein, Wasser, Luft und Leben zusammentreffen, vielfältiger ist als angenommen.

Ein neuer Nachbar im Untergrundwasser

Das Team sammelte langsam perkolierendes Wasser aus einem Drainagesammler, der in gebrochenem Kalkstein etwa zwei Drittel Meter unter einem Wald im Hainich Critical Zone Exploratory installiert war. Dieses Wasser repräsentiert die frühen Stadien der Grundwasserneubildung und liegt meist außerhalb routinemäßiger Probenahme. Aus diesem bescheidenen Volumen an kühlem, leicht saurem Wasser kultivierten sie geduldig Mikroben auf einem spezialisierten Süßwassermedium, das eine ungewöhnliche Bakteriengruppe, die Planctomyceten, begünstigt. Nach mehreren Wochen isolierten sie aus überwiegend blassen Kolonien eine weißliche, runde Kolonie, die sich als ein unbekannter Stamm erwies, der NA78T genannt wurde.

Einordnung des Neulings in den Lebensbaum

Um zu verstehen, was sie gefunden hatten, sequenzierten die Forscher zunächst Schlüsselmarker und anschließend das gesamte Genom des Stamms NA78T. Vergleiche seines genetischen Bauplans mit bekannten Bakterien zeigten, dass er zur Familie Pirellulaceae innerhalb des Phylums Planctomycetota gehört, einer Gruppe, die für ungewöhnliche Zellformen und komplexe Zellinnenräume bekannt ist. Innerhalb dieser Familie gruppierte sich der Stamm eindeutig mit der Gattung Anatilimnocola, die bisher aus Oberflächen-Süßwasserlebensräumen wie Teichen und Seen bekannt war. Mehrere unabhängige genetische Maßstäbe – von der Ähnlichkeit eines standardisierten Ribosomengens bis zur Gesamtgenom-Verwandtschaft – lagen jedoch alle unter den anerkannten Schwellenwerten für die Zugehörigkeit zu einer bestehenden Art. Zusammengenommen wiesen diese Metriken NA78T eindeutig als eigene Art innerhalb derselben Gattung aus.

Wie die Zellen aussehen und leben

Unter dem Mikroskop bildet das neue Bakterium winzige, reisförmige Zellen von etwa zwei Mikrometern Länge und etwas mehr als einem Mikrometer Breite. Statt in der Mitte zu teilen wie viele Bakterien, vermehrt es sich durch „polares Knospen“, wobei eine kleinere Tochterzelle an einem Ende der Mutterzelle abschnürt. Fluoreszierende Farbstoffe zeigten, dass die Zellen einen kompakten DNA-Klumpen und nur spärliche Falten der inneren Membran aufweisen, Merkmale, die an andere Planctomyceten erinnern, jedoch mit eigenen Besonderheiten. Auf Agarplatten sind die Kolonien fest, glänzend und weiß bis beige – vereinbar mit einem Lebensstil fernab von Licht, bei dem bunte, lichtschutzbildende Pigmente wenig Sinn ergeben. In Flüssigkultur bilden die Zellen manchmal kleine Aggregate statt großer Rosetten, wodurch sie sich von nahen Verwandten unterscheiden.

Gene, Stoffwechsel und ökologische Anpassung

Das vollständige Genom des Stamms NA78T umfasst etwa 8 Millionen DNA-Basenpaare, etwas kleiner als das der beiden bekannten Anatilimnocola-Verwandten, ist sonst aber in Geninhalt und Zusammensetzung vergleichbar. Das Bakterium wächst langsam bei kühlen bis moderaten Temperaturen zwischen 18 und 24 °C, mit einer Präferenz für 18 °C, und toleriert einen pH‑Bereich von 6,0 bis 9,0, wobei es nahe neutralen bis leicht basischen Bedingungen am besten geht. Diese Eigenschaften spiegeln die Chemie des Perkolats aus dem Gestein wider, aus dem es gewonnen wurde, was darauf hindeutet, dass es gut an – wenn nicht sogar spezialisiert für – diese Nische angepasst ist. Es ist auf Sauerstoff angewiesen und konnte in Abwesenheit von Sauerstoff nicht wachsen, selbst wenn alternative Elektronenakzeptoren angeboten wurden. Als die Forscher in bestehenden DNA-Untersuchungen derselben Stelle suchten, fanden sie keinen exakten Treffer, was darauf hinweist, dass diese Art selten, leicht zu übersehen oder möglicherweise gelegentlich aus darüber liegenden Böden oder Oberflächengewässern eingeschwemmt wird.

Warum dieser unterirdische Fund wichtig ist

Durch die Kombination von Felderhebung, sorgfältiger Kultivierung, Mikroskopie und mehreren Ebenen genetischer Analyse zeigen die Autoren, dass Stamm NA78T eine neue Art darstellt, die sie Anatilimnocola aquadivae sp. nov. nennen. Ihr Fund erweitert die bekannten Lebensräume der Familie Pirellulaceae von Ozeanen, Seen und Böden in den flachen terrestrischen Untergrund. Praktisch gesehen erinnert uns diese Arbeit daran, dass selbst in relativ zugänglichen Umgebungen ein großer Teil der mikrobiellen Vielfalt noch unbeschrieben ist. Jede neu charakterisierte Art fügt ein Stück zum Puzzle darüber hinzu, wie Mikroben die Chemie des Wassers formen, das vom Boden in Grundwasserleiter gelangt – und deutet darauf hin, dass die unterirdische Biosphäre noch viele weitere Geheimnisse bereithält, die entdeckt werden wollen.

Zitation: Kündgen, M., Haufschild, T., Kallscheuer, N. et al. A novel planctomycetotal isolate from subsurface percolates belongs to the novel species Anatilimnocola aquadivae sp. nov. in the family Pirellulaceae. Sci Rep 16, 9078 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44018-1

Schlüsselwörter: subterrane Mikrobiologie, Planctomyceten, Grundwasserneubildung, bakterielle Diversität, kritische Zone