Психофилне карактеристике, типови и примери

Тхе психрофили они су подтип екстремофилних организама који карактеришу ниске температуре, обично између -20 ° Ц и 10 ° Ц, и заузимањем трајно хладних станишта. Ови организми су обично бактерије или археје, али постоје метазони као што су лишајеви, алге, гљивице, нематоде, па чак и инсекти и краљежњаци..

Хладна окружења доминирају Земљином биосфером и колонизирана су обилним и разноврсним микроорганизмима који играју потенцијално критичну улогу у глобалним биогеокемијским циклусима.

Поред подршке ниским температурама, психрофилни организми морају се прилагодити и другим екстремним условима, као што су високи притисци, високе концентрације соли и високо ултраљубичасто зрачење..

Индек

• 1 Карактеристике психрофилних организама
  • 1.1 Хабитати
  • 1.2 Адаптатионс
• 2 Врсте психрофила и примјери
  • 2.1 Једноћелијски организми
  • 2.2 Плурицелуларни организми
  • 2.3. Температура раста и психофилни организми
  • 2.4 Метханоцоццоидес буртонии и Метханогениум фригидум у језеру Аце
  • 2.5 Спхингопикис аласкенсис и халоарцхаеа
• 3 Биотехнолошке примене
• 4 Референце

Карактеристике психофилних организама

Хабитатс

Главна станишта психофилних организама су:

-Марине полар енвиронмент.

-Банкуиса или морски лед.

-Земаљске поларне средине.

-Језера велике надморске висине и ширине.

-Субглациал лакес.

-Хладни алпски региони.

-Глациер сурфаце.

-Полар десертс.

-Дееп оцеан.

Адаптатионс

Психрофили су заштићени од смрзавања различитим адаптацијама. Једна од њих је флексибилност њихових ћелијских мембрана, коју постижу укључивањем високог садржаја кратких и незасићених масних киселина у структуре њихових липидних мембрана..

Ефекат инкорпорације ових масних киселина је смањење тачке топљења, истовремено повећавајући његову флуидност и њену отпорност..

Још једна важна адаптација психрофила је синтеза антифриза. Ови протеини чувају телесну воду у течном стању и штите ДНК када температура падне испод тачке смрзавања воде. Они такође спречавају стварање леда или његову рекристализацију.

Врсте психрофила и примјери

Једноћелијски организми

Разноликост једноћелијских психрофила је веома велика, међу њима можемо поменути припаднике већине бактеријских линија: Ацидобацтериа, Ацтинобацтериа, Бацтероидетес, Цхлорофлеки, Цианобацтериа, Фирмицутес, Гемматимонадетес, ОП10 и Планцтомицетес.

Поред тога, откривени су Протеобацтериа и Верруцомицробиа у арктичким, антарктичким и алпским криоконитима. Они су такође откривени у Гренланду, Канади, Тибету и Хималаји.

Међу психрофилним цијанобактеријама налазимо Лептолвнгбва, Пхормидиум и Ностоц. Остали обични жанрови су једноћелијски Апханотхеце, Цхрооцоццус и Цхарнаесипхон, и нитасте Осциллаториа, Мицроцолеус, Сцхизотхрик, Анабаена, Цалотхрик, Цриналиум и Плецтонерна.

Плурицелуларни организми

Међу психофилним инсектима можемо именовати род Диамеса Хималаја (Непал), која остаје активна све док не достигне температуру од -16 ° Ц.

Постоји и комарац (без крила), Белгиум Антарцтица, Дужина 2-6 мм, ендемска за Антарктику. Ово је једини инсект на континенту и једина животиња искључиво земаљска.

Животиње кичмењака такође могу бити психрофилне. Неки примери укључују мали број жаба, корњача и змија које користе замрзавање ванћелијске воде (воде изван ћелија) као стратегију преживљавања како би заштитили своје ћелије током зиме.

Антарктичка нематода Панагролаимус давиди може да преживи замрзавање интрацелуларне воде, а затим поново расте и репродукује.

Такође, рибе из породице Цханницхтхиидае - које живе у хладним водама Антарктика и јужне Јужне Америке - користе протеине против смрзавања да би заштитиле своје ћелије од потпуног замрзавања.

Температуре раста и психофилни организми

Максимална температура (Т_мак) раста организма је највише што то може толерисати. Док је оптимална температура (Т_опт) раста је онај у којем организам расте брже.

Генерално се сматра да су сви организми који преживе и развијају се у нискотемпературним срединама психрофилни. Међутим, као што знамо, термин псицхропхилиц примењиваће се само на оне организме чији Т_мак је 20 ° Ц (то јест, не могу преживјети на вишим температурама).

Микроорганизми су изоловани из веома хладних подручја, која могу расти у лабораторијским условима на температурама изнад 20 ° Ц, што указује да, иако су прилагођене ниским температурама, не треба их сматрати психрофилним. Ови микроорганизми се називају "мезотолерантима", тј. Толеришу просечне температуре.

Метханоцоццоидес буртонии и Метханогениум фригидум у Аце Лаке

Метханоцоццоидес буртонии је екстремофилни и метаногени лук изолован од Аце језера на Антарктику, где се температура креће између 1 и 2 ° Ц. Међутим, у лабораторијским студијама утврђено је да је његов Т_опт раст је 23 ° Ц и Т_мак  је 28 ° Ц, тако да се не треба сматрати психрофилним.

Метханогениум фригидум то је такође метаногена и халофилна археа (која толерише со у средини), изолована од самог језера Аце и која у лабораторији представља Т_опт  15 ° Ц и Т_мак од 18 ° Ц, могуће га је класификовати као псицрофило.

Психрофил се може узети у обзир М. фригидум то би требало боље прилагодити ниским температурама М. буртонии. Међутим,, М. буртонии расте брже него М. фригидум на температури од 1 до 2 ° Ц у језеру Аце.

Ови подаци указују да постоје и други фактори околине (биотски и абиотички), поред температуре, који утичу на раст популације ових микроорганизама у њиховом природном станишту..

Опстанак организма у датој средини зависи од комбинације вишеструких фактора окружења, а не од ефекта само једног. С друге стране, сваки микроорганизам има специфичне захтеве (различите од температуре), који такође утичу на његове перформансе.

У случају М. буртонии и М. фригидум, познато је да свака користи различите угљенике и изворе енергије: М. буртонии користи метилиране супстрате М. фригидум користите Х₂: ЦО₂ за ваш раст. Језеро Аце је засићено метаном, што погодује расту М. буртонии.

Спхингопикис аласкенсис и халоарцхаеа

Спхингопикис аласкенсис је бактерија изолована из морских вода сјеверне хемисфере, гдје превладавају температуре од 4 - 10 ° Ц. С друге стране, халоархије, које су археје које насељавају воде засићене сољу, расту на -20 ° Ц..

Упркос високим популацијама у њиховим природним стаништима, ниједан од ових микроорганизама није могао бити култивисан у лабораторији на мање од 4 ° Ц.

Турн, С. аласкенсис има Т_мак 45 ° Ц и халоархеје могу расти на температурама изнад 30 ° Ц, тако да се не могу сматрати психрофилним. Међутим, њихове популације су добро прилагођене и веома су богате у изузетно хладним подручјима.

Из наведеног можемо претпоставити да постоје и други ограничавајући фактори животне средине који утичу на опстанак ових организама у њиховим природним стаништима, а температура није најважнији фактор.

Биотецхнологицал апплицатионс

Ензими психрофилних организама карактерише висока активност на ниским и средњим температурама. Поред тога, ови ензими имају слабу термичку стабилност.

Због ових карактеристика, ензими психрофилних организама су веома атрактивни за примену у различитим процесима прехрамбене индустрије, медицине, молекуларне биологије, у фармацеутској индустрији, између осталог.

Референце

1. Цавиццхиоли, Р. (2015). О концепту психрофила. Тхе ИСМЕ Јоурнал, 10 (4), 793-795. дои: 10.1038 / исмеј.2015.160
2. Крембс, Ц. и Деминг, Ј.В. (2008). Улога егзополимера у микробној адаптацији на морски лед. У: Маргесин, Р., Сцхирмер, Ф., Марк, Ј.-Ц. и Гердаи, Ц. редс) Псицхропхилес: од биодиверзитета до биотехнологије. Спрингер-Верлаг, Берлин, Немачка, стр. 247-264.
3. Кохсхима, С. (1984). Нови инсект који је хладно толерантан и налази се на хималајском глечеру. Натуре, 310 (5974), 225-227. дои: 10.1038 / 310225а0
4. Маргесин, Р. (уредник). (2017). Психрофили: од биодиверзитета до биотехнологије. Друго издање. Спрингер Верлаг, Хеиделберг, Германи. пп. 685.
5. Митева, В. (2008). Бактерије у снегу и леду. У: Маргесин, Р. и Сцхирмер, Ф. (едс) Псицхропхилес: од биодиверзитета до биотехнологије. Спрингер Верлаг, Хеиделберг, Германи, стр. 31-50.
6. Прице, П. Б. (2000). Станиште за психрофиле у дубоком антарктичком леду. Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава 97, 1247-1251.