Psychofily

Psychofily Są podtypem organizmów ekstremoficznych, które charakteryzują się nałożeniem niskich temperatur, zwykle między -20 ° C do 10 ° C oraz przez zajęcie trwale zimne siedliska. Organizmy te są zwykle bakteriami lub łukami; Istnieją jednak metazoarie, takie jak porosty, glony, grzyby, nicienie, a nawet owady i zwierzęta kręgowskie.

Zimne środowiska dominują w biosferze Ziemi i są skolonizowane przez obfite i różne mikroorganizmy, które odgrywają potencjalnie kluczową rolę w globalnych cyklach biogeochemicznych.

Licencjonowanie Xanthoria elegans dobrze znany psyrofil, który może fotosyntetyzować w temperaturach tak niskich jak -24 ° C. Zdjęcie wykonane w Albercie w Kanadzie. Źródło: Jason Hollinger, Wikimedia Commons

Oprócz wspierania niskich temperatur, organizmy psychofilowe muszą być również dostosowane do innych ekstremalnych warunków, takich jak wysokie ciśnienia, wysokie sole soli i wysokie promieniowanie ultrafioletowe.

Charakterystyka organizmów psychofilskich

Siedliska

Główne siedliska organizmów psychrofilowych to:

-Morskie środowiska polarne.

-Ławka lub lód morski.

-Środkowe środowiska polarne.

-Lagos o dużej wysokości i szerokości geograficznej.

-Jeziora subglacjalne.

-Zimne regiony alpejskie.

-Powierzchnie lodowca.

-Polarne pustynie.

-Głęboki ocean.

Adaptacje

Psychofily są chronione przed zamrożeniem przez kilka adaptacji. Jednym z nich jest elastyczność ich błon komórkowych, które osiągają, w tym wysoka zawartość krótkich i nienasyconych kwasów tłuszczowych w strukturach ich błon lipidowych.

Wpływ włączenia tych kwasów tłuszczowych jest spadek temperatury topnienia, przy jednoczesnym zwiększeniu ich płynności i odporności.

Kolejna ważna adaptacja psychofilów polega na syntezy białek przeciwdziałania. Białka te utrzymują wodę ciała w stanie ciekłym i chronią DNA, gdy temperatury opadają poniżej punktu zamarzania wody. Zapobiegają również tworzeniu się lodu lub rekrystalizacji.

Może ci służyć: Didinium

Rodzaje psyrofilów i przykładów

Jednokomórkowe organizmy

Różnorodność psychofilów jednokomórkowych jest bardzo duża, wśród nich możemy wspomnieć członków większości linii bakteryjnych: kwasobakterii, aktynobakterii, bakterii, chloroflexi, cyjanobakterii, Firmikutes, Gemmatimonadetes, OP10 i.

Ponadto proteobakterie i verragomicrobia. Zostały również wykryte na Grenlandii, Kanadzie, Tybecie i Himalajach.

Wśród psychrofilowych siniaków, które znajdujemy Leptolle, Phormidium i Nostoc. Inne popularne gatunki są jednokomórkowe Aphanothece, Chroococcus I Charnaesiphon, i nitkowate Oscylacyjny, MicroColeus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, CRINALIUM I Plectonerna.

Organizmy wielokomórkowe

Wśród owadów psychrofilowych możemy nazwać gatunek Diamesa Himalajów (Nepal), który pozostaje aktywny do osiągnięcia temperatury -16 ° C.

Istnieje również wydra Mog (bez skrzydeł), ANTARCTICA BELGIA, 2-6 mm długości, endemiczny do Antarktydy. To jedyny owad na kontynencie, a także jedyne zwierzęce ziemskie.

Zwierzęta kręgowca mogą być również psyrofeliczne. Niektóre przykłady obejmują niewielką liczbę żab, żółwi i węża, który wykorzystuje zamrażanie wody pozakomórkowej (woda poza komórkami) jako strategię przeżycia w celu ochrony ich komórek w okresie zimowym.

Nicień antarktyczny Davidi Panagroimus może przetrwać zamarzanie wody wewnątrzkomórkowej, a następnie znów rosnąć i rozmnażać.

Również ryby z rodziny Channichthyidae -które żyją w zimnych wodach Antarktydy i białek antyfreezowych Ameryki Południowej, aby chronić swoje komórki przed całkowitym zamrażaniem.

Temperatury wzrostu i organizmy psychrofilowe

Maksymalna temperatura (t_Max) wzrostu organizmu jest najwyższy, jaki może to tolerować. Podczas gdy optymalna temperatura (t_Optować) Wzrost jest taki, w którym organizm rośnie szybciej.

Może ci służyć: aspergillus fumigatus

Ogólnie uważa się, że wszystkie organizmy, które przetrwają i rozwijają się w niskich temperaturach, są psychofilne. Jednak, jak wiemy, termin Psychofil Powinien być stosowany tylko do tych organizmów, których t_Max wynosi 20 ° C (to znaczy nie mogą przetrwać wyższych temperatur).

Izolowano mikroorganizmy z bardzo zimnych obszarów, które mogą rosnąć w warunkach laboratoryjnych w temperaturach większych niż 20 ° C, co wskazuje, że chociaż są one dostosowane do niskich temperatur, nie należy ich uważać. Te mikroorganizmy nazywane są „mezotolerancjami”, to znaczy tolerują średnie temperatury.

Methanococcoides Burtonii I Methanogenium frigidum W jeziorze Ace

Methanococcoides Burtonii Jest to ekstremofilne i metanogenne łuki izolowane z jeziora Ace na Antarktydzie, gdzie temperatura waha się między 1 a 2 ° C. Jednak w badaniach laboratoryjnych stwierdzono, że jego t_Optować Wzrost wynosi 23 ° C i T_Max  Wynosi 28 ° C, więc nie należy go uważać.

Methanogenium frigidum Jest to również metanogena i halofil_Optować  15 ° C i T_Max 18 ° C, możliwe sklasyfikowanie go jako psyrofilu.

Można uznać, że psychrofil M. Frigidum Powinno być lepiej dostosowane do niskich temperatur, które M. Burtonii. Jednakże, M. Burtonii rośnie szybciej niż M. Frigidum w temperaturach 1 do 2 ° C w jeziorze.

Dane te wskazują, że istnieją inne czynniki środowiskowe (biotyczne i abiotyczne), oprócz temperatury, które wpływają na wzrost populacji tych mikroorganizmów w ich naturalnym środowisku.

Przeżycie organizmu w danym środowisku zależy od połączenia wielu czynników środowiskowych, a nie od wpływu tylko jednego. Z drugiej strony każdy mikroorganizm ma określone wymagania (różniące się od temperatury), które również wpływają na ich wydajność.

Może ci służyć: Lactobacillus bulgaricus

W przypadku M. Burtonii I M. Frigidum, Wiadomo, że każdy z nich wykorzystuje inne źródła węgla i energii: M. Burtonii Użyj metylowanych substratów, podczas gdy M. Frigidum Użyj h₂:WSPÓŁ₂ Za jego wzrost. Jezioro Ace jest nasycone metanem, który sprzyja wzrostowi M. Burtonii.

Spichopyxis alaskensis i haloarchaea

Spichopyxis alaskensis Jest to izolowana bakteria wód morskich na półkuli północnej, gdzie panują temperatury 4-10 ° C. Z drugiej strony haloarchaeas, które są łukami zamieszkującymi bardzo nasycone wody solne, rosną w temperaturze -20 ° C.

Pomimo prezentacji wysokich populacji w ich naturalnych siedliskach, żaden z tych mikroorganizmów nie został uprawiany w laboratorium w mniejszej niż 4 ° C.

W tym samym czasie, S. Alaskensis Ma t_Max 45 ° C i haloarchaea mogą rosnąć w temperaturach większych niż 30 ° C, więc nie można ich uznać za psychrofils. Jednak ich populacje są dobrze przystosowane i są bardzo obfite na bardzo zimnych obszarach.

Z powyższego możemy założyć, że istnieją inne ograniczające czynniki środowiskowe, które wpływają na przeżycie tych organizmów w ich naturalnych siedliskach, a temperatura największej wagi nie jest temperaturą.

Zastosowania biotechnologiczne

Enzymy organizmów psychofilskich charakteryzują się wysoką aktywnością w niskich i umiarkowanych temperaturach. Ponadto enzymy te mają słabą stabilność termiczną.

Ze względu na te cechy enzymy organizmów psyrofilowych są bardzo atrakcyjne do stosowania w różnych procesach żywności, medycyny, biologii molekularnej, między innymi w branży farmaceutycznej.

Bibliografia

1. O koncepcji psychrofilu. The Isme Journal, 10 (4), 793-795. Doi: 10.1038/ISMEJ.2015.160
2. Psychrofils: od różnorodności biologicznej do biotechnologii. Druga edycja. Springer Verlag, Heidelberg, Niemcy. pp. 685.