The central Baltic Sea consists of deep basins, characterized by periodically oxygen free, sulfidic conditions. The redoxcline, the transition zone between oxic and anoxic water layers, is characterized by high dark CO2 fixation rates, which point to chemosynthetic production driven by bacteria. However, neither the underlying metabolic pathway nor the responsible organisms were known. With special emphasis on Epsilonproteobacteria, the abundance, identity, activity, and the metabolic capacity of cells involved in dark CO2 fixation at Baltic Sea redoxclines were examined in this study. Epsilonproteobacteria were nearly entirely represented by one single Sulfurimonas subgroup, which showed a wide depth distribution, highest cell numbers of 10-30\% of total prokaryotic abundance, were detected around the oxic-anoxic interface. Incubation experiments with [14C]bicarbonate followed by microautoradiography showed that the Sulfurimonas cluster was responsible for up to 70% of dark CO2 fixation. Autecological studies with an isolated epsilonproteobacterium and its whole genome analysis provided more information about its versatile physiological potential ranging from chemoautotrophy to heterotrophy and chemotactic response
Die Ostsee ist geprägt durch tiefe, periodisch sauerstofffreie, sulfidische Becken. Der Übergang zwischen oxischem und anoxischem Milieu wird Redoxkline genannt und ist durch hohe Raten der Dunkelfixierung von CO2 charakterisiert, die auf chemosynthetische Aktivität von Bakterien hin- weisen. Jedoch sind die verantwortlichen Mikroorganismen und der zugrunde liegende Stoff- wechselweg weitgehend unbekannt. In dieser Arbeit wurden die Abundanz, Identität, Aktivität und das metabolische Potential der Mikroorganismen, die an der Dunkelfixierung von CO2 beteiligt sind, mit dem Schwerpunkt auf Epsilonproteobakterien, untersucht. Die Epsilonproteobakterien wurden fast gänzlich von einer Untergruppe, der Sulfurimonas Gruppe GD17, vertreten die eine weite Tiefenverteilung zeigte. Höchste Zellzahlen wurden an der oxisch-anoxischen Grenzschicht erreicht und machten 10 - 30\% der gesamten bakteriellen Gemeinschaft aus. Inkubationsexperi- mente mit [14C]Bicarbonate gefolgt von Mikroautoradiographie zeigten, dass die Sulfurimonas Gruppe GD17 bis zu 70 % für die Dunkelfixierung von CO2 verantwortlich ist. Autökologische Experimente mit einem isolierten Vertreter dieser Sulfurimonas Gruppe, sowie dessen Genom- analyse ergaben weitere Einblicke in dessen vielseitiges physiologisches Potential, das von Chemoautotrophie und Heterotrophie bis zu chemotaktischem Verhalten reicht.