A phylogenetic analysis based upon ribosomal RNA sequence characterization reveals that living systems represent one of three aboriginal lines of descent: ( i ) the eubacteria, comprising all typical bacteria; ( ii ) the archaebacteria, containing methanogenic bacteria; and ( iii ) the urkaryotes, now represented in the cytoplasmic component of eukaryotic cells.

16S rRNA (genes coding for rRNA) sequence comparisons were conducted with the following three psychrophilic strains: Bacillus globisporus W25T (T = type strain) and Bacillus psychrophilus W16AT, and W5. These strains exhibited more than 99.5% sequence identity and within experimental uncertainty could be regarded as identical. Their close taxonomic relationship was further documented by phenotypic similarities. In contrast, previously published DNA-DNA hybridization results have convincingly established that these strains do not belong to the same species if current standards are used. These results emphasize the important point that effective identity of 16S rRNA sequences is not necessarily a sufficient criterion to guarantee species identity. Thus, although 16S rRNA sequences can be used routinely to distinguish and establish relationships between genera and well-resolved species, very recently diverged species may not be recognizable.

The technique of oligonucletide cataloging shows the purple photosynthetic eubacteria to comprise three major subdivisions, temporarily called alpha, beta, and gamma - previously designated groups I–III by Gibson et al. (1979). Each subdivision contains a number of non-photosynthetic genera in addition to the photosynthetic ones. The alpha subdivision, the subject of the present report, contains most but not all of the species that fall into the classically defined genera Rhodospirillum, Rhodopseudomonas and Rhodomicrobium. Intermingled with these are a variety of non-photosynthetic species from genera such as Agrobacterium, Rhizobium, Azospirillum, Nitrobacter, Erythrobacter, Phenylobacterium, Aquaspirillum, and Paracoccus. The phylogenetic substructure of the alpha subdivision is presented and the evolutionary significance of the admixture of biochemical phenotypes is discussed.

Through oligonucleotide signature analysis of 16S ribosomal RNAs, it is possible to define ten major groups of eubacteria. These are: (1) the Gram positive bacteria, (2) the purple photosynthetic bacteria and their relatives, (3) the spirochetes and their relatives, (4) the sulfur-dependent eubacteria and their relatives, (5) the bacteroides, flavobacteria and cytophagas and their relatives, (6) the cyanobacteria, (7) the green sulfur bacteria, (8) the green non-sulfur bacteria and their relatives, (9) the radio-resistant micrococci, and (10) the planctomyces and their relatives. Although no consensus exists as regards the taconomic terminology, these ten groupings are appropriately termed eubacterial Phyla or Divisions. The major subdivisions of those Phyla or Divisions that have been extensively characterized can also be defined by characteristic oligonucleotide signatures.

Comparative 16S rRNA (rDNA) sequence analyses performed on the thermophilic Bacillus species Bacillus acidocaldarius, Bacillus acidoterrestris, and Bacillus cycloheptanicus revealed that these organisms are sufficiently different from the traditional Bacillus species to warrant reclassification in a new genus, Alicyclobacillus gen. nov. An analysis of 16S rRNA sequences established that these three thermoacidophiles cluster in a group that differs markedly from both the obligately thermophilic organism Bacillus stearother-mophilus and the facultatively thermophilic organism Bacillus coagulans, as well as many other common mesophilic and thermophilic Bacillus species. The thermoacidophilic Bacillus species B. acidocaldarius, B. acidoterrestris, and B. cycloheptanicus also are unique in that they possess ω-alicylic fatty acid as the major natural membranous lipid component, which is a rare phenotype that has not been found in any other Bacillus species characterized to date. This phenotype, along with the 16S rRNA sequence data, suggests that these thermoacidophiles are biochemically and genetically unique and supports the proposal that they should be reclassified in the new genus Alicyclobacillus.

A taxonomy for Bacillus subtilis, B. megaterium, B. cereus, B. pumilus, B. pasteurii, B. stearothermophilus, and Sporosarcina ureae has been constructed from comparisons of T1 ribonuclease digests of their respective 16S ribosomal ribonucleic acids. This molecular approach to systematics is shown to give results in essential agreement with traditional techniques for this group of organisms. In addition, the technique appears well suited for higher order classification, an area which has been difficult to approach with traditional techniques.