Psichofilinės savybės, tipai ir pavyzdžiai



The psichofilai jie yra ekstremofilinių organizmų potipis, kuriam būdingos žemos temperatūros, paprastai nuo -20 ° C iki 10 ° C, ir užimančios nuolat šaltas buveines. Šie organizmai dažniausiai yra bakterijos arba archaea, tačiau yra metazų, tokių kaip kerpės, dumbliai, grybai, nematodai ir net vabzdžiai bei stuburiniai gyvūnai..

Šaltoje aplinkoje vyrauja Žemės biosfera ir kolonizuojami gausūs ir įvairūs mikroorganizmai, kurie gali atlikti svarbų vaidmenį pasauliniuose biogeocheminiuose cikluose.

Be žemos temperatūros palaikymo, psichofiliniai organizmai taip pat turi būti pritaikyti kitoms ekstremalioms sąlygoms, pvz., Aukštam slėgiui, didelei druskos koncentracijai ir aukštai ultravioletinei spinduliuotei..

Indeksas

  • 1 Psichofilinių organizmų charakteristikos
    • 1.1 Buveinės
    • 1.2 Pritaikymai
  • 2 Psichofilų tipai ir pavyzdžiai
    • 2.1 Vieno ląstelių organizmai
    • 2.2 Pluriceliniai organizmai
    • 2.3 Augimo temperatūra ir psichofiliniai organizmai
    • 2.4 Methanococcoides burtonii ir Methanogenium frigidum Ace ežere
    • 2.5 Sphingopyxis alaskensis ir haloarchaea
  • 3 Biotechnologijos
  • 4 Nuorodos

Psichofilinių organizmų ypatybės

Buveinės

Pagrindinės psichofilinių organizmų buveinės yra:

-Jūros poliarinė aplinka.

-Banquisa arba jūros ledas.

-Sausumos poliarinė aplinka.

-Aukštos ir platumos ežerai.

-Subglaciniai ežerai.

-Šaltieji Alpių regionai.

-Ledyno paviršiai.

-Poliariniai dykumos.

-Gilus vandenynas.

Adaptacijos

Psichofilai yra apsaugoti nuo užšalimo įvairiais pritaikymais. Vienas iš jų yra jų ląstelių membranų lankstumas, kurį jie pasiekia įtraukdami didelį kiekį trumpų ir nesočiųjų riebalų rūgščių jų lipidų membranų struktūrose..

Šių riebalų rūgščių įterpimo poveikis yra lydymosi temperatūros sumažėjimas, tuo pačiu didinant jo skystumą ir atsparumą.

Kitas svarbus psichofilų pritaikymas yra antifrizo baltymų sintezė. Šie baltymai saugo kūno vandenį skystoje būsenoje ir apsaugo DNR, kai temperatūra nukrenta žemiau vandens užšalimo taško. Jie taip pat užkerta kelią ledo susidarymui arba jo rekristalizacijai.

Psichofilų tipai ir pavyzdžiai

Vienaląsčiai organizmai

Vienaląsčių psichofilų įvairovė yra labai didelė, tarp jų galime paminėti daugumos bakterijų linijų narius: Acidobakterijas, Actinobakterijas, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 ir Planctomycetes.

Be to, Arkties, Antarkties ir Alpių kriokonituose buvo aptiktos baltyminės bakterijos ir verromomikrobijos. Jie taip pat aptikti Grenlandijoje, Kanadoje, Tibete ir Himalajuose.

Tarp psichofilinių cianobakterijų randame Leptolvngbva, Phormidium ir Nostokas. Kiti bendri žanrai yra vienaląsčiai Aphanothece, Chroococcus ir Charnaesifonas, ir gijos Osciliatoriai, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium ir Plectonerna.

Pluriceliniai organizmai

Tarp psichofilinių vabzdžių galime pavadinti genus Diamesa Himalajus (Nepalas), kuris išlieka aktyvus, kol pasiekia -16 ° C temperatūrą.

Taip pat yra apatinis uodas (be sparnų), Belgija Antarktida, 2-6 mm ilgio, endeminė Antarktida. Tai vienintelis žemyne ​​esantis vabzdys, taip pat vienintelis sausumos gyvūnas.

Stuburiniai gyvūnai taip pat gali būti psichofiliniai. Kai kurie pavyzdžiai yra nedidelis varlių, vėžlių ir gyvatės, naudojančios ekstraląstelinį vandenį (vandenį už ląstelių), kaip išlikimo strategija, siekiant apsaugoti jų ląsteles žiemą, skaičius..

Antarkties nematodas Panagrolaimus davidi gali išgyventi viduje esančio vandens užšalimą ir vėliau augti atgal ir daugintis.

Be to, „Channichthyidae“ šeimos žuvys, gyvenančios šaltuose Antarktidos ir Pietų Pietų Amerikos vandenyse, naudoja antifrizinius baltymus, kad apsaugotų savo ląsteles nuo visiško užšalimo.

Augimo temperatūra ir psichofiliniai organizmai

Didžiausia temperatūra (Tmaks) yra didžiausias organizmo augimas. Nors optimali temperatūra (Tpasirinkti) augimas yra toks, kuriame organizmas auga greičiau.

Manoma, kad visi organizmai, kurie išgyvena ir vystosi žemoje temperatūroje, yra psichofiliniai. Tačiau, kaip žinome, terminas psichofilinis jis turėtų būti taikomas tik tiems organizmams, kurių Tmaks yra 20 ° C (ty jie negali išgyventi aukštesnėje temperatūroje).

Mikroorganizmai buvo išskirti iš labai šaltų plotų, kurie gali augti laboratorinėmis sąlygomis esant aukštesnei nei 20 ° C temperatūrai, o tai rodo, kad nors jie yra pritaikyti žemai temperatūrai, jie neturėtų būti laikomi psichofiliniais. Šie mikroorganizmai vadinami „mezotolerantais“, ty jie toleruoja vidutines temperatūras.

Methanococcoides burtonii ir Methanogenium frigidum Ace ežere

Methanococcoides burtonii yra ekstremofilinis ir metanogeninis lankas, izoliuotas nuo Ace ežero Antarktidoje, kur temperatūra svyruoja tarp 1 ir 2 ° C. Tačiau laboratoriniuose tyrimuose nustatyta, kad jo Tpasirinkti augimas yra 23 ° C ir Tmaks  yra 28 ° C, todėl jis neturėtų būti laikomas psichofiliniu.

Methanogenium frigidum tai taip pat yra metanogeninė ir halofilinė archaea (kuri toleruoja druską viduryje), izoliuota nuo pačios Ace ežero ir kurioje laboratorijoje yra Tpasirinkti  15 ° C ir Tmaks 18 ° C, tai galima klasifikuoti kaip psicrófilo.

Galima apsvarstyti psichofilą M. frigidum ji turėtų būti geriau pritaikyta prie žemos temperatūros M. burtonii. Tačiau, M. burtonii auga greičiau nei M. frigidum temperatūroje nuo 1 iki 2 ° C ežero ežere.

Šie duomenys rodo, kad, be temperatūros, yra ir kitų aplinkos veiksnių (biotinių ir abiotinių), kurie įtakoja šių mikroorganizmų populiacijos augimą jų natūralioje buveinėje..

Organizmo išlikimas tam tikroje aplinkoje priklauso nuo daugelio aplinkos veiksnių derinio, o ne nuo tik vieno poveikio. Kita vertus, kiekvienas mikroorganizmas turi specifinius reikalavimus (skiriasi nuo temperatūros), kurie taip pat turi įtakos jo veikimui.

Jei tai yra M. burtonii ir M. frigidum, žinoma, kad kiekvienas iš jų naudoja skirtingus anglies ir energijos šaltinius: M. burtonii naudoja metilo substratus M. frigidum naudoti H2: CO2 jūsų augimui. Ace ežeras yra prisotintas metanu, kuris skatina augimą M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis ir haloarchija

Sphingopyxis alaskensis yra bakterija, izoliuota nuo šiaurinio pusrutulio jūrų vandenų, kur vyrauja 4 - 10 ° C temperatūra. Kita vertus, haloarchaeas, kurios yra archaea gyvenantys vandenys, prisotinti druska, auga -20 ° C temperatūroje..

Nepaisant to, kad jų natūralių buveinių populiacija yra didelė, nė vienas iš šių mikroorganizmų laboratorijoje negali būti auginamas mažesnėje nei 4 ° C temperatūroje..

Pasukite, S. alaskensis turi Tmaks 45 ° C ir haloarchaea gali augti esant aukštesnei nei 30 ° C temperatūrai, todėl jie negalėjo būti laikomi psichofiliniais. Tačiau jų populiacijos yra gerai pritaikytos ir labai gausios ypač šaltose vietose.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galima daryti prielaidą, kad yra ir kitų ribojančių aplinkos veiksnių, kurie įtakoja šių organizmų išlikimą natūraliose jų buveinėse, o temperatūra nėra svarbiausias veiksnys.

Biotechnologijos

Psichofilinių organizmų fermentams būdingas didelis aktyvumas esant žemai ir vidutinei temperatūrai. Be to, šie fermentai turi prastą terminį stabilumą.

Dėl šių savybių psichofilinių organizmų fermentai yra labai patrauklūs, kad juos būtų galima taikyti įvairiuose maisto pramonės, medicinos, molekulinės biologijos, farmacijos pramonės procesuose, be kita ko,.

Nuorodos

  1. Cavicchioli, R. (2015). Dėl psichofilo sąvokos. ISME leidinys, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
  2. Krembs, C. ir Deming, J. W. (2008). Eksopolimerų vaidmuo mikrobiologiniame prisitaikyme prie jūros ledo. Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. ir Gerday, C. reds) Psychrophiles: nuo biologinės įvairovės iki biotechnologijos. Springer-Verlag, Berlynas, Vokietija, p. 247-264.
  3. Kohshima, S. (1984). Naujas šalčiui atsparus vabzdis, randamas Himalajų ledyne. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
  4. Margesin, R. (redaktorius). (2017). Psichofilai: nuo biologinės įvairovės iki biotechnologijos. Antrasis leidimas. Springer Verlag, Heidelberg, Vokietija. pp. 685.
  5. Miteva, V. (2008). Bakterijos sniege ir lede. Margesin, R. ir Schirmer, F. (red.) Psychrophiles: nuo biologinės įvairovės iki biotechnologijos. Springer Verlag, Heidelberg, Vokietija, p. 31-50.
  6. Kaina, P. B. (2000). Psichofilų buveinė gilioje Antarkties lede. Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai 97, 1247-1251.