Pszichofil jellemzők, típusok és példák

az psychrophiles ezek az extremofil szervezetek altípusa, jellemzően alacsony hőmérséklet, általában -20 ° C és 10 ° C között, és tartósan hideg élőhelyek elfoglalásával. Ezek a szervezetek általában baktériumok vagy archaea, de vannak olyan metazók, mint a zuzmók, algák, gombák, fonálféregek, sőt rovarok és gerinces állatok..

A hideg környezetek dominálnak a Föld bioszféra felett, és bőséges és változatos mikroorganizmusok kolonizálják, amelyek potenciálisan kritikus szerepet játszanak a globális biogeokémiai ciklusokban.

Az alacsony hőmérsékletek mellett a pszichofil szervezeteket más szélsőséges körülményekhez, például magas nyomáshoz, magas sókoncentrációhoz és magas ultraibolya sugárzáshoz kell igazítani..

index

• 1 A pszichofil szervezetek jellemzői
  • 1.1 Élőhelyek
  • 1.2 Alkalmazások
• 2 A pszichofil típusok és példák
  • 2.1 Egysejtű szervezetek
  • 2.2 Pluricelluláris szervezetek
  • 2.3 Növekedési hőmérsékletek és pszichofil szervezetek
  • 2.4 Methanococcoides burtonii és Methanogenium frigidum az Ace-tóban
  • 2.5 Sphingopyxis alaskensis és haloarchaea
• 3 Biotechnológiai alkalmazások
• 4 Referenciák

A pszichofil szervezetek jellemzői

élőhelyek

A pszichofil szervezetek fő élőhelyei:

-Tengeri poláris környezet.

-Banquisa vagy tengeri jég.

-Földi poláris környezetek.

-Nagy magasságú és szélességi fokú tavak.

-Szubglaciális tavak.

-Hideg alpesi régiók.

-Gleccser felületek.

-Polar sivatagok.

-Mély óceán.

kiigazítások

A pszichofileket a fagyasztástól különböző adaptációkkal védik. Ezek közül az egyik a sejtmembránok rugalmassága, amelyet a rövid és telítetlen zsírsavak nagy mennyiségének a lipidmembránjaikba való beépítésével érnek el..

E zsírsavak beépítésének hatása az olvadáspont csökkenése, ugyanakkor növeli a folyékonyságát és ellenállását..

A pszichrofilek másik fontos adaptációja a fagyálló fehérjék szintézise. Ezek a fehérjék folyékony állapotban tartják a testvizet és védik a DNS-t, ha a hőmérséklet a víz fagyáspontja alá esik. Megakadályozzák továbbá a jég képződését vagy átkristályosodását.

Pszichrofilek és példák

Egysejtű szervezetek

Az egysejtű pszichofilek sokfélesége nagyon nagy, ezek közül említhetjük a legtöbb baktériumvonalat: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 és Planctomycetes.

Emellett észak-afrikai, antarktiszi és alpesi kriokonitokban kimutatták a fehérje-baktériumokat és a verrucomicrobiát. Grönlandban, Kanadában, Tibetben és a Himalájában is kimutatták.

A pszichofil cianobaktériumok között megtaláljuk Leptolvngbva, Phormidium és Nostoc. Más gyakori műfajok egysejtűek Aphanothece, Chroococcus és Charnaesiphon, és a fonalas Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium és Plectonerna.

Pluricelluláris szervezetek

A pszichofil rovarok között nevezhetjük a nemzetséget diamesa Himalája (Nepál), amely aktív marad -16 ° C hőmérséklet eléréséig.

Van is a méhes szúnyog (szárnyak nélkül), Belgium Antarktisz, 2-6 mm hosszú, az Antarktiszhoz hasonló. Ez az egyetlen rovar a kontinensen és az egyetlen állat, amely kizárólag a földi.

A gerinces állatok is pszichofilek lehetnek. Néhány példa a békák, teknősök és egy kígyó, amely extracelluláris víz fagyasztását használja (a sejteken kívüli víz), mint túlélési stratégiát, hogy megvédje sejtjeit télen.

Az antarktiszi fonálféreg Panagrolaimus davidi képes túlélni az intracelluláris víz fagyasztását, és ezután visszatért és szaporodni.

Az Antarktisz és Dél-Amerika hideg vizein élő Channichthyidae család halai is használják fagyálló fehérjéket, hogy megvédjék sejtjeiket a teljes fagyasztás ellen..

Növekedési hőmérséklet és pszichofil szervezetek

A maximális hőmérséklet (T_max) egy szervezet növekedése a legmagasabb, amit ez elvisel. Míg az optimális hőmérséklet (T_dönt) a növekedés olyan, amelyben a szervezet gyorsabban nő.

Általában úgy vélik, hogy az alacsony hőmérsékletű környezetben túlélő és fejlődő valamennyi szervezet pszichofil. Amint azonban tudjuk, a kifejezés pszichrofil csak azokat a szervezeteket kell alkalmazni, amelyek T_max 20 ° C (azaz magas hőmérsékleten nem tudnak túlélni).

A mikroorganizmusokat nagyon hideg területekről izolálták, amelyek laboratóriumi körülmények között 20 ° C feletti hőmérsékleten növekedhetnek, ami azt jelzi, hogy bár alacsony hőmérsékleten alkalmazkodtak, nem tekinthetők pszichofilnek. Ezeket a mikroorganizmusokat "mesotoleránsoknak" nevezik, azaz tolerálják az átlagos hőmérsékletet.

Methanococcoides burtonii és Metanogenium frigidum Ace-tóban

Methanococcoides burtonii az Antarktisz Ace-tónál izolált extremofil és metanogén ív, ahol a hőmérséklet 1 és 2 ° C között van. A laboratóriumi vizsgálatokban azonban megállapították, hogy a T_dönt a növekedés 23 ° C és a T_max  28 ° C, ezért nem tekinthető pszichofilnek.

Metanogenium frigidum ez egy metanogén és halofil archaea (amely a közepén sót tolerál), magától az Ace-tótól elkülönítve, és a laboratóriumban egy T_dönt  15 ° C és egy T_max 18 ° C-on, hogy ezt psicrófilo-nak lehet besorolni.

Figyelembe vehető a pszichofil M. frigidum jobban alkalmazkodni kell az alacsony hőmérsékletekhez M. burtonii. viszont, M. burtonii gyorsabban nő M. frigidum az Ace-tó 1–2 ° C hőmérsékletén.

Ezek az adatok azt mutatják, hogy a környezeti hőmérsékleten kívül más környezeti tényezők (biotikus és abiotikus) is befolyásolják ezen mikroorganizmusok népességnövekedését természetes élőhelyükön..

A szervezet egy adott környezetben való túlélése több környezeti tényező kombinációjától, és nem csak egy hatás hatásától függ. Másrészt, minden mikroorganizmusnak speciális követelményei vannak (a hőmérséklettől eltérően), amelyek szintén hatással vannak a teljesítményére.

Esetében M. burtonii és M. frigidum, ismert, hogy mindegyikük különböző szén- és energiaforrásokat használ: M. burtonii metilált szubsztrátokat használ M. frigidum használja a H-t₂: CO₂ a növekedésért. Az Ace-tó metánnal telített, ami kedvez a növekedésnek M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis és haloarchaea

Sphingopyxis alaskensis az északi félteke tengervízéből izolált baktérium, ahol 4 - 10 ° C hőmérséklet van. Másrészről, a haloarchák, amelyek sóval telített vizek, a -20 ° C-on nőnek..

Annak ellenére, hogy természetes élőhelyeikben nagy a populáció, a mikroorganizmusok egyikét sem lehetett 4 ° C-nál kisebb mértékben termeszteni a laboratóriumban..

viszont, S. alaskensis rendelkezik egy T-vel_max 45 ° C és a haloarchaea 30 ° C feletti hőmérsékleten nőhet, így nem tekinthetők pszichofilnek. A populációik azonban jól alkalmazkodtak, és rendkívül hideg területeken nagyon gazdagok.

A fentiek alapján feltételezhetjük, hogy más korlátozó környezeti tényezők is befolyásolják ezeknek a szervezeteknek a túlélését természetes élőhelyeikben, és a hőmérséklet nem a legfontosabb tényező.

Biotechnológiai alkalmazások

A pszichofil szervezetek enzimjeit nagy aktivitás jellemzi alacsony és közepes hőmérsékleten. Ezen túlmenően ezeknek az enzimeknek a termikus stabilitása gyenge.

Ezen jellemzők szempontjából a pszichofil szervezetek enzimei nagyon vonzóak az élelmiszeripar, az orvostudomány, a molekuláris biológia, a gyógyszeripar különböző folyamataiban történő alkalmazásra, többek között.

referenciák

1. Cavicchioli, R. (2015). A pszichofil fogalmáról. Az ISME Journal, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. és Deming, J. W. (2008). Az exopolimerek szerepe a tengeri jéghez való mikrobiális adaptációban. In: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. és Gerday, C. reds) Psychrophiles: a biológiai sokféleségtől a biotechnológiáig. Springer-Verlag, Berlin, Németország, pp. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Egy új hidegtűrő rovar, mely egy himalájai gleccserben található. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10,1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (szerkesztő). (2017). Pszichofilek: a biológiai sokféleségtől a biotechnológiáig. Második kiadás. Springer Verlag, Heidelberg, Németország. pp. 685.
5. Miteva, V. (2008). Baktériumok hóban és jégben. In: Margesin, R. és Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: a biológiai sokféleségtől a biotechnológiáig. Springer Verlag, Heidelberg, Németország, pp. 31-50.
6. Price, P. B. (2000). A mély antarktiszi jégben élő pszichofilek élőhelye. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiája 97, 1247-1251.