Psihofofiskās īpašības, veidi un piemēri



The psirofiliem tie ir ekstremofilu organismu apakštips, kam raksturīgas zemas temperatūras, parasti no -20 ° C līdz 10 ° C, un aizņemot pastāvīgi aukstos biotopus. Šie organismi parasti ir baktērijas vai arheāli, tomēr ir metazoāni, piemēram, ķērpji, aļģes, sēnītes, nematodes un pat kukaiņi un mugurkaulnieki..

Zemes biosfērā dominē aukstā vide, ko kolonizē bagātīgi un daudzveidīgi mikroorganismi, kuriem ir potenciāli būtiska nozīme globālajos biogeoķīmiskajos ciklos..

Papildus zemas temperatūras atbalstam, psirofilie organismi ir jāpielāgo arī citiem ekstremāliem apstākļiem, piemēram, augstam spiedienam, augstai sāls koncentrācijai un augstam ultravioletajam starojumam..

Indekss

  • 1 Psihofilo organismu raksturojums
    • 1.1 Dzīvotnes
    • 1.2 Pielāgojumi
  • 2 Psihofilu veidi un piemēri
    • 2.1. Vienšūnas organismi
    • 2.2. Pluricelulārie organismi
    • 2.3. Augšanas temperatūras un psihofiliskie organismi
    • 2.4 Methanococcoides burtonii un Methanogenium frigidum Ace ezerā
    • 2.5. Sphingopyxis alaskensis un haloarchaea
  • 3 Biotehnoloģijas pielietojumi
  • 4 Atsauces

Psihofilisko organismu raksturojums

Dzīvotnes

Psihofenisko organismu galvenie biotopi ir:

-Jūras polārās vides.

-Banquisa vai jūras ledus.

-Sauszemes polārās vides.

-Liela augstuma un platuma ezeri.

-Subglaciālie ezeri.

-Auksti kalnu reģioni.

-Ledāju virsmas.

-Polāra tuksneši.

-Dziļi okeāns.

Pielāgojumi

Psihofīni ir aizsargāti no sasalšanas ar vairākiem pielāgojumiem. Viena no tām ir to šūnu membrānu elastība, ko tās sasniedz, iekļaujot augstu tauku un īslaicīgo taukskābju saturu to lipīdu membrānu struktūrās..

Šo taukskābju pievienošanās ir kausēšanas punkta samazināšanās, vienlaicīgi palielinot tās šķidrumu un tā izturību..

Vēl viena svarīga psirofīļu adaptācija ir antifrīzu proteīnu sintēze. Šie proteīni uztur ķermeņa ūdeni šķidrā stāvoklī un aizsargā DNS, kad temperatūra nokrīt zem ūdens sasalšanas punkta. Tie arī novērš ledus veidošanos vai tā pārkristalizāciju.

Psihofilu veidi un piemēri

Vienšūnas organismi

Vienšūnu psirofilu daudzveidība ir ļoti liela, starp tiem var minēt lielākās baktēriju rindas: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 un Planctomycetes..

Turklāt Arktikā, Antarktikā un alpīnkriocitos ir konstatētas olbaltumvielas un Verrucomicrobia. Tie ir atklāti arī Grenlandē, Kanādā, Tibetā un Himalajos.

Starp psirofilajām cianobaktērijām mēs atrodamies Leptolvngbva, Phormidium un Nostoc. Citi izplatītie žanri ir vienšūnas Aphanothece, Chroococcus un Charnaesifons, un pavedienu Oscilatorijas, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium un Plectonerna.

Pluricelulārie organismi

Starp psihofiliskajiem kukaiņiem mēs varam nosaukt ģints Diamesa (Nepāla), kas paliek aktīva līdz -16 ° C temperatūrai.

Ir arī apaļais moskīts (bez spārniem), Beļģija Antarktīda, 2-6 mm gara, endēmiska pret Antarktīdu. Tas ir vienīgais kukainis kontinentā, kā arī vienīgais dzīvnieks tikai sauszemes.

Mugurkaulnieki var būt arī psirofiski. Daži piemēri ir neliels skaits vardes, bruņurupuči un čūska, kas izmanto ekstracelulāro ūdeni (ūdeni ārpus šūnām) kā izdzīvošanas stratēģiju, lai aizsargātu savas šūnas ziemas laikā..

Antarktikas nematode Panagrolaimus davidi var izdzīvot intracelulārā ūdens sasalšanu un pēc tam augt atpakaļ un vairoties.

Arī zivju sugas Channichthyidae - kas dzīvo Antarktīda un Dienvidamerikas dienvidu ūdeņos - izmanto antifrīza proteīnus, lai aizsargātu savas šūnas pret pilnīgu sasalšanu..

Augšanas temperatūras un psihofiliskie organismi

Maksimālā temperatūra (Tmaks) organisma augšana ir visaugstākais, ko tas var panest. Kaut arī optimālā temperatūra (Tizvēlēties) pieaugums ir tāds, kurā organisms straujāk aug.

Parasti tiek uzskatīts, ka visi organismi, kas izdzīvo un attīstās zemas temperatūras vidē, ir psirofiliski. Tomēr, kā mēs zinām, šis termins psirofilā tas jāpiemēro tikai tiem organismiem, kuru Tmaks ir 20 ° C (tas ir, viņi nevar izdzīvot augstākās temperatūrās).

Mikroorganismi ir izolēti no ļoti aukstām vietām, kas laboratorijas apstākļos var augt temperatūrā virs 20 ° C, kas norāda, ka, lai gan tās ir pielāgotas zemām temperatūrām, tās nedrīkst uzskatīt par psirofilām. Šie mikroorganismi tiek saukti par "mezotolerātiem", tas ir, tie iztur vidējās temperatūras.

Methanococcoides burtonii un Methanogenium frigidum Ace ezerā

Methanococcoides burtonii ir ekstremofils un metanogēns loks, kas izolēts no Ace ezera Antarktīdā, kur temperatūra svārstās no 1 līdz 2 ° C. Tomēr laboratorijas pētījumos tika konstatēts, ka viņa Tizvēlēties pieaugums ir 23 ° C un Tmaks  ir 28 ° C, tāpēc to nevajadzētu uzskatīt par psirofilu.

Methanogenium frigidum tā ir arī metanogēna un halofiliska arhīva (kas pieļauj sāli vidū), kas izolēta no paša Ace ezera un kas laboratorijā uzrāda Tizvēlēties  15 ° C un Tmaks 18 ° C, to var klasificēt kā psicrófilo.

Varētu apsvērt psihofilu M. frigidum tas būtu labāk jāpielāgo zemajai temperatūrai M. burtonii. Tomēr, M. burtonii aug ātrāk nekā M. frigidum temperatūrā no 1 līdz 2 ° C Ace ezerā.

Šie dati liecina, ka papildus temperatūrai ir arī citi vides faktori (biotiskie un abiotiskie), kas ietekmē šo mikroorganismu populācijas pieaugumu to dabiskajā dzīvotnē..

Organisma izdzīvošana noteiktā vidē ir atkarīga no vairāku vides faktoru kombinācijas, nevis tikai viena iedarbība. No otras puses, katram mikroorganismam ir specifiskas prasības (kas atšķiras no temperatūras), kas ietekmē arī tā darbību.

Gadījumā, ja. \ T M. burtonii un M. frigidum, ir zināms, ka katrs izmanto dažādus oglekļa un enerģijas avotus: M. burtonii izmanto metilētus substrātus M. frigidum izmantot H2: CO2 jūsu izaugsmei. Ace ezers ir piesātināts ar metānu, kas veicina augšanu M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis un haloarheaja

Sphingopyxis alaskensis ir baktērija, kas izolēta no ziemeļu puslodes jūras ūdeņiem, kur dominē 4 - 10 ° C temperatūra. No otras puses, -20 ° C temperatūrā aug haloarhāzi, kas ir arābu apdzīvoti ūdeņi..

Neskatoties uz to, ka to dabiskās dzīvotnes ir augstas, nevienu no šiem mikroorganismiem laboratorijā nevarētu audzēt mazāk par 4 ° C..

Pagriezieties, S. alaskensis ir Tmaks 45 ° C un haloarheaja var augt temperatūrā virs 30 ° C, tāpēc tās nevar uzskatīt par psirofilām. Tomēr to populācija ir labi pielāgota un ļoti bagāta ļoti aukstās vietās.

No iepriekš minētā mēs varam pieņemt, ka pastāv citi ierobežojoši vides faktori, kas ietekmē šo organismu izdzīvošanu to dabiskajā dzīvotnē, un temperatūra nav vissvarīgākais faktors.

Biotehnoloģijas pielietojumi

Psihofilo organismu fermentiem ir raksturīga augsta aktivitāte zemās un mērenās temperatūrās. Turklāt šiem fermentiem ir slikta termiskā stabilitāte.

Attiecībā uz šīm īpašībām psirofīlo organismu fermenti ir ļoti pievilcīgi, lai tos varētu izmantot dažādos pārtikas rūpniecības, medicīnas, molekulārās bioloģijas, farmācijas nozares procesos, cita starpā.

Atsauces

  1. Cavicchioli, R. (2015). Par psirofila jēdzienu. ISME Vēstnesis, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
  2. Krembs, C. un Deming, J. W. (2008). Eksopolimēru loma mikrobioloģiskajā adaptācijā jūras ledam. In: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. un Gerday, C. reds) Psychrophiles: no bioloģiskās daudzveidības līdz biotehnoloģijai. Springer-Verlag, Berlīne, Vācija, pp. 247-264.
  3. Kohshima, S. (1984). Jauns auksti tolerants kukainis, kas atrodams Himalaju ledājā. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
  4. Margesin, R. (redaktors). (2017). Psihofīli: no bioloģiskās daudzveidības līdz biotehnoloģijai. Otrais izdevums. Springer Verlag, Heidelberg, Vācija. pp. 685.
  5. Miteva, V. (2008). Baktērijas sniegā un ledā. In: Margesin, R. un Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: no bioloģiskās daudzveidības līdz biotehnoloģijai. Springer Verlag, Heidelberg, Vācija, pp. 31-50.
  6. Cena, P. B. (2000). Psihofilu biotops dziļā Antarktikas ledā. Amerikas Savienoto Valstu Zinātņu akadēmijas darbi 97, 1247-1251.