Pelagic redoxclines, the transition zone between oxic and anoxic conditions are characterized by enhanced dark CO2 fixation rates. The highest rates, which are mostly due to chemolithoautotrophy, are usually detected below the chemocline, which is defined as the shallowest appearance of sulfide. Recently, the majority of autotrophic cells in pelagic redoxclines of the central Baltic Sea and the Black Sea were phylogenetically assigned to the phylum Epsilonproteobacteria, but detailed information on the composition and diversity of chemolithoautotrophic assemblages were missing. To close this knowledge gap chemolithoautotrophic microorganisms were identified by applying RNA-SIP. Using this approach Proteobacteria could exclusively be identified as being responsible for autotrophic activities in sulfidic water layers of two different marine pelagic redoxclines. Besides Epsilonproteobacteria, closely related to Sulfurimonas denitrificans, also sulfur-oxidizing Gammaproteobacteria were identified. Furthermore, the mixotrophic uptake of pyruvate by a chemolithoautotrophic Epsilonproteobacterium isolated from a Baltic Sea redoxcline was successfully proven. Taken together, this study underlines the important role of Proteobacteria for chemolithoauto- or mixotrophic activities in sulfidic areas of marine pelagic redoxclines, respectively.
Pelagische Redoxlinen, die Übergangszonen zwischen oxischen und anoxischen Bedingungen, sind durch erhöhte CO2-Dunkelfixierungsraten charakterisiert. Die höchsten Raten, die hauptsächlich eine Folge chemolithoautotropher Aktivitäten sind, werden üblicherweise unterhalb der Chemokline, die Tiefe des ersten Sulfidauftretens, gemessen. Kürzlich wurde die Mehrheit der autotrophen Zellen in pelagischen Redoxklinen der zentralen Ostsee sowie des Schwarzen Meeres phylogenetisch den Epsilonproteobacteria zugeordnet, jedoch fehlten noch detaillierte Informationen über die Zusammensetzung und Diversität chemolithoautotropher Gemeinschaften. Um diese Wissenslücke zu schließen, wurden die chemolithoautotrophen Mikroorganismen über RNA-SIP identifiziert. Mit diesem Ansatz konnte nachgewiesen werden, dass auschließlich Proteobacteria für CO2-fixierende Aktivitäten in zwei verschiedenen marinen pelagischen Redoxklinen verantwortlich waren. Neben Epsilonproteobacteria, nahe verwandt mit Sulfurimonas denitrificans wurden auch schwefeloxidierende Gammaproteobacteria identifiziert. Des Weiteren wurde die mixotrophe Aufnahme von Pyruvat durch ein chemolithoautotrophes Epsilonproteobakterium, welches aus einer Redoxkline der Ostsee isoliert wurde, erfolgreich nachgewiesen. Zusammengefasst unterstreicht diese Studie die wichtige Rolle der Proteobacteria in chemolithoauto- beziehungsweise mixotrophen Aktivitäten in sulfidischen Bereichen mariner pelagischer Redoxklinen.