Plik psychrofile Są podtypem organizmów ekstremofilnych, który charakteryzuje się odpornością na niskie temperatury, na ogół od -20 ° C do 10 ° C, oraz przebywaniem na stale zimnych siedliskach. Organizmy te to zwykle bakterie lub archeony, ale są też metazoany, takie jak porosty, glony, grzyby, nicienie, a nawet owady i kręgowce..
Zimne środowiska dominują w biosferze Ziemi i są kolonizowane przez liczne i różnorodne mikroorganizmy, które odgrywają potencjalnie krytyczną rolę w globalnych cyklach biogeochemicznych..
Oprócz wytrzymywania niskich temperatur organizmy psychrofilne muszą być również przystosowane do innych ekstremalnych warunków, takich jak wysokie ciśnienie, wysokie stężenie soli i wysokie promieniowanie ultrafioletowe..
Indeks artykułów
Główne siedliska organizmów psychrofilnych to:
-Polarne środowiska morskie.
-Pakiet lodu lub lód morski.
-Polarne środowiska lądowe.
-Jeziora na dużych wysokościach i szerokościach geograficznych.
-Jeziora subglacjalne.
-Zimne regiony alpejskie.
-Powierzchnie lodowca.
-Pustynie polarne.
-Głęboki ocean.
Psychrofile są chronieni przed zamarzaniem dzięki różnym adaptacjom. Jedną z nich jest elastyczność ich błon komórkowych, którą osiągają poprzez włączenie w struktury ich błon lipidowych wysokiej zawartości krótkich i nienasyconych kwasów tłuszczowych..
Efektem wprowadzenia tych kwasów tłuszczowych jest obniżenie temperatury topnienia, przy jednoczesnym zwiększeniu jego płynności i odporności..
Inną ważną adaptacją psychrofili jest synteza białek zapobiegających zamarzaniu. Białka te utrzymują wodę w organizmie w stanie ciekłym i chronią DNA, gdy temperatura spada poniżej punktu zamarzania wody. Zapobiegają również tworzeniu się lodu lub rekrystalizacji.
Różnorodność jednokomórkowych psychrofili jest bardzo duża, wśród nich można wymienić przedstawicieli większości linii bakteryjnych: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 y Planctomycetes.
Ponadto w kriokonach arktycznych, antarktycznych i alpejskich wykryto Proteobacteria i Verrucomicrobia. Zostały również wykryte na Grenlandii, Kanadzie, Tybecie i Himalajach..
Wśród psychrofilnych cyjanobakterii znajdujemy Leptolvngbva, Phormidium i Nostoc. Inne popularne rodzaje są jednokomórkowe Aphanothece, Chroococcus Y Charnaesiphon, i nitkowate Oscylatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium Y Plectonerna.
Wśród owadów psychrofilnych możemy wymienić rodzaj Diamesa z Himalajów (Nepal), który pozostaje aktywny aż do osiągnięcia temperatury -16 ° C.
Jest też komar apterus (bez skrzydeł), Belgia Antarktyda, 2-6 mm długości, endemiczny dla Antarktydy. To jedyny owad na kontynencie, a także jedyne zwierzę wyłącznie lądowe.
Kręgowce mogą być również psychrofilami. Niektóre przykłady obejmują niewielką liczbę żab, żółwi i węża, które wykorzystują zamrożenie wody zewnątrzkomórkowej (wody poza komórkami) jako strategię przetrwania, aby chronić swoje komórki w okresie zimowym..
Nicień antarktyczny Panagrolaimus davidi może przetrwać zamarzanie wody wewnątrzkomórkowej, a następnie odrastać i rozmnażać się.
Również ryby z rodziny Channichthyidae - żyjące w zimnych wodach Antarktydy i południowej Ameryki - używają białek przeciw zamarzaniu, aby chronić swoje komórki przed całkowitym zamarznięciem..
Maksymalna temperatura (Tmax) tempo wzrostu organizmu jest najwyższe, jakie może tolerować. Podczas gdy temperatura optymalna (Toptować) wzrost to taki, w którym organizm rośnie szybciej.
Wszystkie organizmy, które przeżywają i rozwijają się w środowiskach o niskiej temperaturze, są ogólnie uważane za psychrofile. Jednak, jak wiemy, termin psychrofilny należy stosować tylko do tych organizmów, których T.max wynosi 20 ° C (czyli nie mogą przetrwać wyższych temperatur).
Mikroorganizmy zostały wyizolowane z bardzo zimnych obszarów, które mogą rosnąć w warunkach laboratoryjnych w temperaturze powyżej 20 ° C, co wskazuje, że chociaż są przystosowane do niskich temperatur, nie należy ich uważać za psychrofile. Te mikroorganizmy nazywane są „mezotolerancyjnymi”, to znaczy tolerują średnie temperatury.
Methanococcoides burtonii jest to archeon ekstremofilny i metanogenny wyizolowany z jeziora Ace na Antarktydzie, gdzie temperatura waha się od 1 do 2 ° C. Jednak w badaniach laboratoryjnych stwierdzono, że jego T.optować tempo wzrostu wynosi 23 ° C i T.max wynosi 28 ° C, więc nie należy go uważać za psychrofilny.
Methanogenium frigidum Jest to również archeon metanogenny i halofilny (tolerujący sól w podłożu), wyizolowany z samego jeziora Ace, który w laboratorium wykazuje Toptować 15 ° C i T.max 18 ° C, co można sklasyfikować jako psychrofilne.
Można by uznać, że psychrofil M. frigidum powinny być lepiej przystosowane do niskich temperatur niż M. burtonii. jednak, M. burtonii rośnie szybciej niż M. frigidum w temperaturach od 1 do 2 ° C w Ace Lake.
Dane te wskazują, że oprócz temperatury istnieją inne czynniki środowiskowe (biotyczne i abiotyczne), które wpływają na wzrost populacji tych mikroorganizmów w ich naturalnym środowisku..
Przetrwanie organizmu w danym środowisku zależy od kombinacji wielu czynników środowiskowych, a nie od efektu tylko jednego. Z drugiej strony każdy mikroorganizm ma określone wymagania (inne niż temperatura), które również wpływają na jego działanie..
W przypadku M. burtonii Y M. frigidum, Każdy z nich wykorzystuje różne źródła węgla i energii: M. burtonii wykorzystuje metylowane substraty, natomiast M. frigidum użyj H.dwa:WSPÓŁdwa dla ich wzrostu. Jezioro Ace jest nasycone metanem, co sprzyja rozwojowi M. burtonii.
Sphingopyxis alaskensis to bakteria wyizolowana z wód morskich półkuli północnej, gdzie panują temperatury 4–10 ° C. Z drugiej strony haloarchea, czyli archeony zamieszkujące wody silnie nasycone solą, rosną w temperaturze -20 ° C.
Pomimo dużej populacji w ich naturalnych siedliskach żaden z tych mikroorganizmów nie był uprawiany w laboratorium w temperaturze poniżej 4 ° C..
W tym samym czasie, S. alaskensis ma Tmax 45 ° C i haloarchaea mogą rosnąć w temperaturach powyżej 30 ° C, więc nie można ich uznać za psychrofilne. Jednak ich populacje są dobrze przystosowane i są bardzo obfite na skrajnie zimnych obszarach..
Z powyższego można założyć, że istnieją inne ograniczające czynniki środowiskowe, które wpływają na przetrwanie tych organizmów w ich naturalnych siedliskach, a temperatura nie jest czynnikiem o największej wadze..
Enzymy organizmów psychrofilnych charakteryzują się dużą aktywnością w niskich i umiarkowanych temperaturach. Ponadto enzymy te mają słabą stabilność termiczną..
Ze względu na te cechy enzymy organizmów psychrofilnych są bardzo atrakcyjne do zastosowania w różnych procesach m.in. w przemyśle spożywczym, medycynie, biologii molekularnej, przemyśle farmaceutycznym..
Jeszcze bez komentarzy