Psykofiiliset ominaisuudet, tyypit ja esimerkit
psykrofiili ne ovat ekstremofiilisten organismien alatyyppiä, joille on tunnusomaista alhaiset lämpötilat, tavallisesti välillä -20 ° C ja 10 ° C, sekä pysyvästi kylmät elinympäristöt. Nämä organismit ovat tavallisesti bakteereja tai arkeja, mutta on olemassa metaaseja, kuten jäkälöitä, leviä, sieniä, sukkulamatoja ja jopa hyönteisiä ja selkärankaisia..
Kylmät ympäristöt hallitsevat maapallon biosfääriä, ja niiden kolonisoivat runsaat ja monipuoliset mikro-organismit, joilla on potentiaalisesti kriittinen rooli maailmanlaajuisissa biogeokemiallisissa sykleissä.
Pienten lämpötilojen tukemisen lisäksi psykofiiliset organismit on sovitettava myös muihin äärimmäisiin olosuhteisiin, kuten suuriin paineisiin, suuriin suolapitoisuuksiin ja korkeaan ultraviolettisäteilylle..
indeksi
- 1 Psykofiilisten organismien ominaisuudet
- 1.1 Luontotyypit
- 1.2 Mukautukset
- 2 Psykofiilien tyypit ja esimerkit
- 2.1 Yksisoluiset organismit
- 2.2 Monisoluiset organismit
- 2.3 Kasvulämpötilat ja psykofiiliset organismit
- 2.4 Methanococcoides burtonii ja Methanogenium frigidum Ace-järvessä
- 2.5 Sphingopyxis alaskensis ja haloarkeaea
- 3 Biotekniset sovellukset
- 4 Viitteet
Psykofiilisten organismien ominaisuudet
elinympäristöjä
Psykofiilisten organismien tärkeimmät elinympäristöt ovat:
-Meripolarit.
-Banquisa tai merijää.
-Maanpäälliset polaariset ympäristöt.
-Suurten korkeuksien ja leveysasteiden järvet.
-Subglacial-järvet.
-Kylmät alppialueet.
-Glacier-pinnat.
-Polar-aavikot.
-Syvä valtameri.
muutoksia
Psykofiilit suojataan jäätymiseltä erilaisilla mukautuksilla. Yksi niistä on niiden solukalvojen joustavuus, jonka ne saavuttavat sisällyttämällä niiden sisältämien rasvahappojen rakenteisiin suuri pitoisuus lyhyitä ja tyydyttymättömiä rasvahappoja.
Näiden rasvahappojen sisällyttämisen vaikutus on sulamispisteen väheneminen, samalla lisäämällä sen juoksevuutta ja sen vastustuskykyä.
Toinen tärkeä psykofiilien sopeutuminen on antifriisi-proteiinien synteesi. Nämä proteiinit pitävät kehon vettä nestemäisessä tilassa ja suojaavat DNA: ta, kun lämpötilat laskevat veden jäätymispisteen alapuolelle. Ne myös estävät jään muodostumista tai sen uudelleenkiteytymistä.
Psykofiilien tyypit ja esimerkit
Yksisoluiset organismit
Yksisoluisten psykofiilien monimuotoisuus on hyvin suuri, joista mainittakoon useimpien bakteerisolujen jäsenet: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Syanobakteerit, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 ja Planctomycetes.
Lisäksi on havaittu Proteobacteria ja Verrucomicrobia arktisilla alueilla, Etelämantereen ja alppikriokoniiteissa. Ne on havaittu myös Grönlannissa, Kanadassa, Tiibetissä ja Himalajalla.
Psykofiilisten sinilevien joukosta löydämme Leptolvngbva, Phormidium ja Nostoc. Muut yleiset lajityypit ovat yksisoluisia Aphanothece, Chroococcus ja Charnaesiphon, ja hehkulanka Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium ja Plectonerna.
Monisoluiset organismit
Psykofiilisten hyönteisten joukossa voimme nimetä suvun Diamesa (Nepal), joka pysyy aktiivisena, kunnes lämpötila on -16 ° C.
On myös mehiläinen hyttynen (ilman siipiä), Belgia Antarktika, 2-6 mm pitkä, endeeminen Etelämantereelle. Tämä on ainoa maanosa hyönteinen ja myös ainoa ainoa maanpäällinen eläin.
Selkärankaiset eläimet voivat olla myös psykofiilisiä. Joitakin esimerkkejä ovat pieni joukko sammakoita, kilpikonnia ja käärme, joka käyttää solunulkoisen veden jäädyttämistä (vesi solujen ulkopuolella) selviytymisstrategiana suojaamaan solujaan talvella.
Etelämantereen sukkulamatto Panagrolaimus davidi voi selviytyä solunsisäisen veden jäätymisestä ja myöhemmin kasvaa takaisin ja lisääntyä.
Myös Etelarctikan ja Etelä-Amerikan kylmissä vesissä elävien Channichthyidae-sukujen kalat käyttävät antifriisi-proteiineja suojaamaan solujaan täydeltä jäätymiseltä.
Kasvulämpötilat ja psykofiiliset organismit
Suurin lämpötila (Tmax) organismin kasvusta on korkein, mitä tämä voi sietää. Vaikka optimaalinen lämpötila (Tvalita) kasvu on sellaista, jossa organismi kasvaa nopeammin.
Yleisesti katsotaan, että kaikki elävät ja kehittyvät matalan lämpötilan ympäristöissä elävät organismit ovat psykofiilisiä. Kuitenkin, kuten tiedämme, termi psykrofiili sitä olisi sovellettava vain niihin organismeihin, joiden Tmax on 20 ° C (eli ne eivät voi selviytyä korkeammissa lämpötiloissa).
Mikro-organismit on eristetty hyvin kylmistä alueista, jotka voivat kasvaa laboratorio-olosuhteissa yli 20 ° C: n lämpötiloissa, mikä osoittaa, että vaikka ne on sovitettu mataliin lämpötiloihin, niitä ei pitäisi pitää psykofiilisinä. Näitä mikro-organismeja kutsutaan "mesotoleranteiksi", eli ne sietävät keskimääräisiä lämpötiloja.
Methanococcoides burtonii ja Metanogeeni-frigidum Ace-järvessä
Methanococcoides burtonii on ekstremofiili ja metanogeeninen kaari, joka on eristetty Ace-järvestä Etelämantereella, jossa lämpötila vaihtelee välillä 1 ja 2 ° C. Laboratoriotutkimuksissa todettiin kuitenkin, että hänen Tvalita kasvua on 23 ° C ja Tmax on 28 ° C, joten sitä ei pitäisi pitää psykofiilisenä.
Metanogeeni-frigidum se on myös metanogeeninen ja halofiilinen arkisto (joka sietää suolaa keskellä), eristetty itsestään Ace-järvestä ja joka laboratoriossa esittelee T-järven.valita 15 ° C ja Tmax 18 ° C, voidaan luokitella psicrófilo.
Psykofiilia voitaisiin harkita M. frigidum se olisi sovitettava paremmin mataliin lämpötiloihin M. burtonii. kuitenkin, M. burtonii kasvaa nopeammin kuin M. frigidum Ace-järven lämpötiloissa 1 - 2 ° C.
Nämä tiedot osoittavat, että lämpötilan lisäksi on muitakin ympäristötekijöitä (bioottisia ja abioottisia), jotka vaikuttavat näiden mikro-organismien väestönkasvuun niiden luonnollisessa elinympäristössä..
Organismin selviytyminen tietyssä ympäristössä riippuu useiden ympäristötekijöiden yhdistelmästä eikä vain yhden vaikutuksesta. Toisaalta kullakin mikro-organismilla on erityisiä vaatimuksia (jotka eroavat lämpötilasta), jotka vaikuttavat myös sen suorituskykyyn.
Jos kyseessä on M. burtonii ja M. frigidum, tiedetään, että kukin käyttää erilaisia hiili- ja energialähteitä: M. burtonii käyttää metyloituja substraatteja M. frigidum käytä H2: CO2 kasvusta. Ace-järvi on kyllästetty metaanilla, joka suosii kasvua M. burtonii.
Sphingopyxis alaskensis ja haloarkeaea
Sphingopyxis alaskensis on bakteeri, joka on eristetty pohjoisen pallonpuoliskon merivesistä, jossa lämpötila on 4 - 10 ° C. Toisaalta haloarkeaat, jotka ovat suola-kylläisiä vesistöjä, kasvavat -20 ° C: ssa..
Huolimatta suurista populaatioista luonnollisissa elinympäristöissään mikään näistä mikro-organismeista ei voinut viljellä laboratoriossa alle 4 ° C: ssa.
vuorostaan, S. alaskensis on Tmax 45 ° C ja haloarkeaea voivat kasvaa yli 30 ° C: n lämpötiloissa, joten niitä ei voitu pitää psykofiilisinä. Niiden populaatiot ovat kuitenkin hyvin sopeutuneet ja ovat erittäin runsaita erittäin kylmillä alueilla.
Edellä esitetystä voidaan olettaa, että on olemassa muita rajoittavia ympäristötekijöitä, jotka vaikuttavat näiden organismien selviytymiseen niiden luonnollisissa elinympäristöissä, eikä lämpötila ole tärkein tekijä.
Biotekniset sovellukset
Psykofiilisten organismien entsyymeille on tunnusomaista korkea aktiivisuus matalissa ja kohtalaisissa lämpötiloissa. Lisäksi näillä entsyymeillä on huono lämpöstabiilisuus.
Näiden ominaisuuksien osalta psykofiilisten organismien entsyymit ovat erittäin houkuttelevia käytettäviksi elintarviketeollisuuden, lääketieteen, molekyylibiologian, lääketeollisuuden eri prosesseissa..
viittaukset
- Cavicchioli, R. (2015). Psykofiilin käsitteestä. ISME-lehti, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
- Krembs, C. ja Deming, J. W. (2008). Exopolymeerien rooli mikrobien sopeutumisessa merijään. Julkaisussa: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. ja Gerday, C. reds) Psychrophiles: Biologisesta monimuotoisuudesta biotekniikkaan. Springer-Verlag, Berliini, Saksa, s. 247-264.
- Kohshima, S. (1984). Uusi, kylmän sietävä hyönteinen, joka löytyy Himalajan jäätiköstä. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10,1038 / 310225a0
- Margesin, R. (toimittaja). (2017). Psykofiilit: biologisesta monimuotoisuudesta biotekniikkaan. Toinen painos. Springer Verlag, Heidelberg, Saksa. ss. 685.
- Miteva, V. (2008). Bakteerit lumessa ja jäässä. Julkaisussa: Margesin, R. ja Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: Biologisesta monimuotoisuudesta biotekniikkaan. Springer Verlag, Heidelberg, Saksa, s. 31-50.
- Price, P. B. (2000). Psykofiilien elinympäristö syvässä Etelämantereen jäässä. Yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut 97, 1247-1251.