Psychofiles

Ten Psychofiles Sú podtypom extrémofilových organizmov, ktorý sa vyznačuje podporou nízkych teplôt, zvyčajne medzi -20 ° C a 10 ° C a obsadením trvalo chladných biotopov. Tieto organizmy sú zvyčajne baktérie alebo oblúky; Existujú však metazoary, ako sú lišajníky, riasy, huby, nematódy a dokonca aj hmyz a stavovce zvieratá.

Chladné prostredie dominujú v biosfére Zeme a sú kolonizované hojnými a rôznymi mikroorganizmami, ktoré hrajú potenciálne kritickú úlohu v globálnych biogeochemických cykloch.

Licencia xantoria elegans a dobre známy psychrofil, ktorý dokáže fotosyntetizovať pri teplotách až -24 ° C. Fotografia urobená v kanadskom Alberte. Zdroj: Jason Hollinger, Wikimedia Commons

Okrem podpory nízkych teplôt sa musia psychofilné organizmy prispôsobiť aj iným extrémnym podmienkam, ako sú vysoké tlaky, vysoké soli solí a vysoké ultrafialové žiarenie.

Charakteristiky psychofilných organizmov

Biotopy

Hlavné biotopy psychrofilných organizmov sú:

-Morské polárne prostredie.

-Lavica alebo morský ľad.

-Suchozemské polárne prostredie.

-Lagos veľkej nadmorskej výšky a zemepisnej šírky.

-Subglaciálne jazerá.

-Studené alpské regióny.

-Ľadovcové povrchy.

-Polárne púšte.

-Hlboký oceán.

Úpravy

Psychofily sú chránené pred zmrazením niekoľkými úpravami. Jednou z nich je flexibilita ich bunkových membrán, ktoré dosahujú vrátane vysokého obsahu krátkych a nenasýtených mastných kyselín v štruktúrach ich lipidových membrán.

Účinok začlenenia týchto mastných kyselín je zníženie bodu topenia, pričom zvyšuje ich plynulosť a odolnosť.

Ďalšia dôležitá adaptácia psychofilov pozostáva zo syntézy proteínov nemrznúť. Tieto proteíny udržiavajú telesnú vodu v kvapalnom stave a chránia DNA, keď teploty zostupujú pod bodom zamrznutia vody. Taktiež bránia tvorbe alebo rekryštalizácii ľadu.

Môže vám slúžiť: Didinium

Typy psychrofílií a príkladov

Jednobunkové organizmy

Rozmanitosť jednobunkových psychofilov je veľmi veľká, medzi nimi môžeme spomenúť členov väčšiny bakteriálnych línií: acidobaktérie, aktinobaktérie, bakteroidy, chloroflex, cyanobaktérie, firmy, gemmatimonadety, OP10 a Planthomycetes.

Okrem toho proteobaktérie a Verruchomicrobia. Boli tiež zistení v Grónsku, Kanade, Tibete a Himalájach.

Medzi psychrofilnými cyanobaktériami nájdeme Leptole, Phormdium a nostac. Ďalšie bežné žánre sú jednobunkové Aphanothece, Chrookok a Charnaesiphon, a vlákno Oscilačný, Mikrokoleus, Schizothrix, Anabaena, Kalotrix, Kralium a Plectonerna.

Viacbunkové organizmy

Medzi psychrofilným hmyzom môžeme tento žáner pomenovať Priemer Himalájí (Nepál), ktorý zostáva aktívny až do dosiahnutia teploty -16 ° C.

K dispozícii je tiež vydra MOG (bez krídel), Antarktída Belgicko, 2-6 mm dlhá, endemická až Antarktída. Toto je jediný hmyz na kontinente a tiež jediné výlučne suchozemské zviera.

Zvieratá stavovcov môžu byť tiež psychrofilné. Niektoré príklady zahŕňajú malé množstvo žab, korytnačky a had, ktorý používa zmrazenie extracelulárnej vody (voda mimo buniek) ako stratégiu prežitia na ochranu svojich buniek počas zimy.

Antarktická nematód Davidi Panagroimus môže prežiť zmrazenie intracelulárnej vody a potom znova rásť a reprodukovať.

Ryby rodiny Chanlichthyidae -ktorá žije v studených vodách Antarktídy a južnej Južnej Ameriky -Nifreeze proteíny, ktoré chránia svoje bunky pred úplným zamrznutím.

Rastové teploty a psychrofilné organizmy

Maximálna teplota (t_Maximálny) rastu organizmu je najvyšší, čo to môže tolerovať. Zatiaľ čo optimálna teplota (t_Zvoliť) Rast je taký, v ktorom organizmus rastie rýchlejšie.

Môže vám slúžiť: Aspergillus fumigatus

Všeobecne sa predpokladá, že všetky organizmy, ktoré prežívajú a vyvíjajú sa pri nízkych teplotách, sú psychofilné. Ako však vieme, tento výraz Psychofilný Malo by sa uplatňovať iba na tie organizmy, ktorých t_Maximálny je 20 ° C (to znamená, že nemôžu prežiť vyššie teploty).

Mikroorganizmy z veľmi chladných oblastí boli izolované, čo môže rásť v laboratórnych podmienkach pri teplotách vyšších ako 20 ° C, čo naznačuje, že hoci sú prispôsobené nízkym teplotám, nemali by sa považovať za psychrofilov. Tieto mikroorganizmy sa nazývajú „mezotolerancie“, to znamená, že tolerujú stredné teploty.

Metanokokcoides burtonii a Frigidum metanogén V jazere Ace

Metanokokcoides burtonii Je to extrémnefilné a metanogénne oblúky izolované z jazera Ace v Antarktíde, kde sa teplota pohybuje medzi 1 a 2 ° C. V laboratórnych štúdiách sa však zistilo, že jeho t_Zvoliť Rast je 23 ° C a T_Maximálny  Je 28 ° C, takže by sa nemala považovať za psychrofilu.

Frigidum metanogén Je to tiež metanogena a halofil_Zvoliť  15 ° C a T_Maximálny 18 ° C, čo je možné klasifikovať ako psychrofyl.

Dalo by sa uvažovať o tom, že psychrofil M. Frigidum Malo by sa lepšie prispôsobiť nízkym teplotám, ktoré M. Burtoni. Však, M. Burtoni rastie rýchlejšie ako M. Frigidum Pri teplotách 1 až 2 ° C pri jazere Ace.

Tieto údaje naznačujú, že existujú aj iné environmentálne (biotické a abiotické faktory), ktoré okrem teploty ovplyvňujú rast populačného rastu týchto mikroorganizmov v ich prirodzenom prostredí.

Prežitie organizmu v danom prostredí závisí od kombinácie viacerých faktorov životného prostredia a nie od účinku iba jedného. Na druhej strane, každý mikroorganizmus má špecifické požiadavky (odlišné od teploty), čo tiež ovplyvňuje ich výkonnosť.

Môže vám slúžiť: Lactobacillus bulgaricus

V prípade M. Burtoni a M. Frigidum, Je známe, že každý z nich používa rôzne zdroje uhlíka a energie: M. Burtoni Používajte metylované substráty, zatiaľ čo M. Frigidum Používať h₂: Co₂ Pre jeho rast. Ace Lake je nasýtené metánom, čo uprednostňuje rast M. Burtoni.

Spichopyxis allaskensis a haloarchaea

Spichopyxis allaskensis Je to izolovaná baktéria morských vôd severnej pologule, kde prevládajú teploty 4 - 10 ° C teploty. Na druhej strane, haloarchaeas, ktoré sú oblúkmi, ktoré obývajú veľmi nasýtené slané vody, rastú pri teplote -20 ° C.

Napriek tomu, že vo svojich prírodných biotopoch predstavuje vysoké populácie, žiadny z týchto mikroorganizmov sa v laboratóriu kultivoval v laboratóriu za menej ako 4 ° C.

V rovnakom čase, Siež. Alaskensis Má t_Maximálny 45 ° C a Haloarchae môžu rásť pri teplotách vyšších ako 30 ° C, takže sa nemohli považovať za psychrofilov. Ich populácie sú však dobre prispôsobené a sú veľmi hojné v extrémne chladných oblastiach.

Z vyššie uvedeného môžeme predpokladať, že existujú aj iné obmedzujúce environmentálne faktory, ktoré ovplyvňujú prežitie týchto organizmov v ich prírodných biotopoch a teplota najväčšej hmotnosti nie je teplota.

Biotechnologické aplikácie

Enzýmy psychofilných organizmov sa vyznačujú vysokou aktivitou pri nízkych a miernych teplotách. Okrem toho majú tieto enzýmy zlú tepelnú stabilitu.

Z dôvodu týchto charakteristík sú enzýmy psychrofilných organizmov veľmi atraktívne na to, aby sa uplatňovali v rôznych procesoch potravín, medicíny, molekulárnej biológie, vo farmaceutickom priemysle.

Odkazy

1. O koncepcii psychrofilu. The Isme Journal, 10 (4), 793-795. Doi: 10.1038/ismej.2015.160
2. Psychrofily: od biodiverzity po biotechnológiu. Druhé vydanie. Springer Verlag, Heidelberg, Nemecko. pp. 685.