Psihofilne značajke, vrste i primjeri



psychrophiles oni su podtip ekstremofilnih organizama koje karakteriziraju niske temperature, obično između -20 ° C i 10 ° C, te zauzimanjem trajno hladnih staništa. Ti su organizmi obično bakterije ili arheje, no postoje metazoni poput lišaja, algi, gljiva, nematoda, pa čak i kukaca i kralježnjaka..

Hladna okruženja dominiraju biosfere na Zemlji i kolonizirali bogata i raznolika mikroorganizama potencijalno igrati ključnu ulogu u globalnim biogeokemijskim ciklusa.

Osim potpore niskim temperaturama, psihrofilni organizmi moraju se prilagoditi i drugim ekstremnim uvjetima, kao što su visoki tlakovi, visoke koncentracije soli i visoko ultraljubičasto zračenje..

indeks

  • 1 Značajke psihrofilnih organizama
    • 1.1 Staništa
    • 1.2 Prilagodbe
  • 2 Vrste psihrofila i primjeri
    • 2.1 Jednoćelijski organizmi
    • 2.2. Višeznačni organizmi
    • 2.3. Rast temperature i psihofilni organizmi
    • 2.4 Methanococcoides burtonii i Methanogenium frigidum u jezeru Ace
    • 2.5 Sphingopyxis alaskensis i haloarchaea
  • 3 Biotehnološke primjene
  • 4 Reference

Obilježja psihofilnih organizama

staništa

Glavna staništa psihofilnih organizama su:

-Morska polarna okruženja.

-Banquisa ili morski led.

-Zemaljska polarna okruženja.

-Jezera visoke nadmorske visine i širine.

-Subglacijalna jezera.

-Hladne alpske regije.

-Površine ledenjaka.

-Polarne pustinje.

-Duboki ocean.

adaptacije

Psihrofili su zaštićeni od smrzavanja različitim prilagodbama. Jedna od njih je fleksibilnost njihovih staničnih membrana, koju postižu uključivanjem visokog sadržaja kratkih i nezasićenih masnih kiselina u strukture njihovih lipidnih membrana..

Učinak ugrađivanja ovih masnih kiselina je smanjenje točke taljenja, a istovremeno povećava njegovu fluidnost i otpornost..

Još jedna važna adaptacija psihrofila je sinteza antifriza. Ovi proteini čuvaju tjelesnu vodu u tekućem stanju i štite DNA kada temperatura padne ispod točke smrzavanja vode. Oni također sprječavaju stvaranje leda ili njegovu rekristalizaciju.

Vrste psihrofila i primjeri

Jednoćelijski organizmi

Raznolikost jednostaničnih Psychrophiles je vrlo velika, između ove članovi mogu citirati najviše bakterija loza: Acidobacterias, Actinobacterias, Bacteroidetes, Cloroflexi, cijanobakterije, firmicutes, gemmatimonadetes, OP10 i planctomycetes.

Osim toga, otkriveni su Proteobacteria i Verrucomicrobia na arktičkom, antarktičkom i alpskom kriokonitu. Oni su također otkriveni u Grenlandu, Kanadi, Tibetu i Himalaji.

Među psihrofilnim cijanobakterijama nalazimo Leptolvngbva, Phormidium i Nostoc. Ostali uobičajeni žanrovi su jednoćelijski Aphanothece, Chroococcus i Charnaesiphon, i nitaste Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium i Plectonerna.

Pluricelularni organizmi

Među psihofilnim insektima možemo imenovati rod Diamesa Himalaja (Nepal), koja ostaje aktivna sve do temperature od -16 ° C.

Tu je i komarac (bez krila), Belgija Antarktika, Duljine 2-6 mm, endemit za Antarktiku. To je jedini kukac na kontinentu i jedina životinja isključivo zemaljska.

Životinje kralježnjaka također mogu biti psihrofilne. Neki primjeri uključuju mali broj žaba, kornjača i zmija koje koriste zamrzavanje izvanstanične vode (vode izvan stanica) kao strategiju preživljavanja kako bi zaštitili svoje stanice tijekom zime.

Antarktička nematoda Panagrolaimus davidi može preživjeti smrzavanje unutarstanične vode, a potom ponovno rasti i razmnožavati se.

Također riba iz obitelji Channichthyidae koje žive u hladnim vodama Antarktika i na jugu Južne Amerike, koristite smrzavanja proteine ​​kako bi zaštitili svoje stanice od potpunog zamrzavanja.

Temperature rasta i psihofilni organizmi

Maksimalna temperatura (Tmaksimum) rasta organizma je najviše što to može tolerirati. Dok je optimalna temperatura (Topt) rasta je onaj u kojem organizam raste brže.

Općenito se smatra da su svi organizmi koji preživljavaju i razvijaju se u niskotemperaturnim sredinama psihrofilni. Međutim, kao što znamo, pojam psychrophile primjenjuje se samo na one organizme čiji Tmaksimum je 20 ° C (to jest, ne mogu preživjeti na višim temperaturama).

Mikroorganizmi su izolirani iz vrlo hladnih područja, koja mogu rasti u laboratorijskim uvjetima na temperaturama iznad 20 ° C, što ukazuje da se, iako su prilagođene niskim temperaturama, ne bi trebali smatrati psihrofilnim. Ti se mikroorganizmi nazivaju "mezotolerantima", tj. Toleriraju prosječne temperature.

Methanococcoides burtonii i Methanogenium frigidum u jezeru Ace

Methanococcoides burtonii je ekstremofilni i metanolski luk izoliran od Ace na Antarktiku, gdje se temperatura kreće između 1 i 2 ° C. Međutim, u laboratorijskim istraživanjima utvrđeno je da njegov Topt rasta je 23 ° C i Tmaksimum  je 28 ° C, tako da se ne smije smatrati psihrofilnim.

Methanogenium frigidum to je također metanogena i halofilna arhea (koja tolerira sol u sredini), izolirana od samog jezera Ace i koja u laboratoriju predstavlja Topt  15 ° C i Tmaksimum 18 ° C, moguće ga je klasificirati kao psicrófilo.

Psihrofil se može uzeti u obzir M. frigidum trebalo bi ga bolje prilagoditi niskim temperaturama M. burtonii. međutim, M. burtonii raste brže nego M. frigidum na temperaturi od 1 do 2 ° C u jezeru Ace.

Ovi podaci ukazuju da postoje i drugi čimbenici okoliša (biotički i abiotički), koji osim temperature utječu na rast populacije tih mikroorganizama u njihovom prirodnom staništu..

Preživljavanje organizma u određenom okruženju ovisi o kombinaciji višestrukih čimbenika okoliša, a ne od učinka samo jednog. S druge strane, svaki mikroorganizam ima specifične zahtjeve (različite od temperature), koji također utječu na njegovu učinkovitost.

U slučaju M. burtonii i M. frigidum, poznato je da svaki od njih koristi različite ugljične i energetske izvore: M. burtonii dok se koriste metilirani supstrati M. frigidum koristite H2: CO2 za vaš rast. Jezero Ace je zasićeno metanom, što pogoduje rastu M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis i haloarhaea

Sphingopyxis alaskensis je bakterija izolirana iz morskih voda sjeverne hemisfere, gdje prevladavaju temperature od 4 - 10 ° C. S druge strane, haloarhe, koje su arheje koje naseljavaju vode zasićene solju, rastu na -20 ° C..

Unatoč visokim populacijama u njihovim prirodnim staništima, niti jedan od tih mikroorganizama nije se mogao uzgajati u laboratoriju na manje od 4 ° C.

zauzvrat, S. alaskensis ima Tmaksimum 45 ° C i haloarheje mogu rasti na temperaturama iznad 30 ° C, tako da se ne mogu smatrati psihrofilnim. Međutim, njihove populacije su dobro prilagođene i vrlo su bogate u iznimno hladnim područjima.

Iz navedenog možemo pretpostaviti da postoje i drugi ograničavajući čimbenici okoliša koji utječu na opstanak ovih organizama u njihovim prirodnim staništima, a temperatura nije najvažniji čimbenik..

Biotehnološke primjene

Enzimi psihrofilnih organizama karakterizira visoka aktivnost na niskim i umjerenim temperaturama. Osim toga, ovi enzimi imaju slabu termičku stabilnost.

Iz tih karakteristika, enzimi psihrofilnim organizama su vrlo atraktivna za primjenu u različitim procesima prehrambene industrije, medicine, molekularne biologije, u farmaceutskoj industriji, među ostalima.

reference

  1. Cavicchioli, R. (2015.). O pojmu psihrofila. ISME Journal, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
  2. Krembs, C. i Deming, J.W. (2008). Uloga egzopolimera u mikrobnoj adaptaciji na morski led. U: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. i Gerday, C. reds) Psihrofili: od biološke raznolikosti do biotehnologije. Springer-Verlag, Berlin, Njemačka, str. 247-264.
  3. Kohshima, S. (1984). Novi kukac otporan na hladnoću pronađen u himalajskom glečeru. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
  4. Margesin, R. (urednik). (2017). Psihrofili: od biološke raznolikosti do biotehnologije. Drugo izdanje. Springer Verlag, Heidelberg, Njemačka. str. 685.
  5. Miteva, V. (2008). Bakterije u snijegu i ledu. U: Margesin, R. i Schirmer, F. (eds) Psihrofili: od biološke raznolikosti do biotehnologije. Springer Verlag, Heidelberg, Njemačka, str. 31-50.
  6. Price, P. B. (2000). Stanište za psihrofile u dubokom antarktičkom ledu. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država 97, 1247-1251.