PSYKOFIILIT: OMINAISUUDET, TYYPIT JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2025

Psykrofiilinen ovat alatyypin ekstremofiilejä ominaista alhainen kestää lämpötiloja, tavallisesti välillä -20 ° C ja 10 ° C: ssa, ja pysyvästi miehittää kylmä elinympäristön. Nämä organismit ovat yleensä bakteereja tai arhaeaa, mutta on myös metaaniaita, kuten jäkälät, levät, sienet, nematodit ja jopa hyönteiset ja selkärankaiset.

Kylmät ympäristöt hallitsevat maan biosfääriä, ja niitä kolonisoivat runsaat ja monimuotoiset mikro-organismit, joilla on potentiaalisesti kriittinen rooli globaaleissa biogeokemiallisissa sykleissä.

Lichen Xanthoria elegans on tunnettu psykofiili, joka voi fotosyntesoitua jopa -24 ° C: n lämpötilassa. Valokuva otettu Albertassa, Kanadassa. Lähde: Jason Hollinger https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg kautta

Matalien lämpötilojen kestämisen lisäksi psykofiiliset organismit on myös mukautettava muihin ääriolosuhteisiin, kuten korkeisiin paineisiin, suuriin suolapitoisuuksiin ja korkeaan ultraviolettisäteilyyn.

Psykofiilisten organismien ominaisuudet

elinympäristöjä

Psykofiilisten organismien tärkeimmät elinympäristöt ovat:

-Polaariset meriympäristöt.

-Pankki tai merijää.

-Polaariset maanpäälliset ympäristöt.

- Korkean korkeuden ja leveyden järvet.

-Suurten järvien.

-Kylmät alppialueet.

- Jäätiköiden pinnat.

-Polaariset aavikot.

-Syvä meri.

mukautukset

Psykofiilejä suojataan jäätymiseltä erilaisilla mukautuksilla. Yksi niistä on solumembraanien joustavuus, joka saavutetaan sisällyttämällä lipidikalvojen rakenteisiin suuri määrä lyhyitä ja tyydyttymättömiä rasvahappoja.

Näiden rasvahappojen sisällyttämisen vaikutus on vähentää sulamispistettä, samalla lisäämällä sen juoksevuutta ja vastuskykyä.

Toinen tärkeä psykofiilien mukautus on jäätymisenestoproteiinien synteesi. Nämä proteiinit pitävät kehon vettä nestemäisessä tilassa ja suojaavat DNA: ta, kun lämpötila laskee veden jäätymispisteen alapuolelle. Ne estävät myös jään muodostumisen tai uudelleenkiteytymisen.

Psykrofiilien tyypit ja esimerkit

Yksisoluiset organismit

Yksisoluisten psykofiilien monimuotoisuus on erittäin suuri, näistä voidaan mainita useimpien bakteerilinjojen jäsenet: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 and Planctomycetes.

Lisäksi proteobakteerit ja verrucomicrobia on havaittu arktisella alueella, Etelämantereen alueella ja Alppien kryokoneissa. Niitä on havaittu myös Grönlannissa, Kanadassa, Tiibetissä ja Himalajalla.

Psykrofiilisistä syanobakteereista löytyy Leptolvngbva, Phormidium ja Nostoc. Muita yleisiä suvuja ovat yksisoluiset Aphanothece, Chroococcus ja Charnaesiphon sekä rihtaiset Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium ja Plectonerna.

Monisoluiset organismit

Psykofiilisistä hyönteisistä voimme nimetä Diamesa-suvun Himalajasta (Nepal), joka pysyy aktiivisena, kunnes se saavuttaa -16 ° C: n lämpötilan.

Löytyi myös siipitön hyttysto, Belgica Antarctica, pituus 2–6 mm, joka on endeeminen Antarktille. Tämä on ainoa hyönteinen mantereella ja myös ainoa yksinomaan maaeläin.

Kuva 2. Apterinen hyttysto Belgica antarctica, Etelämantereen endeeminen hyönteinen. Lähde: Tasteofcrayons, Wikimedia Commonsista

Selkärankaiset eläimet voivat myös olla psykofiilejä. Joitakin esimerkkejä ovat pieni määrä sammakoita, kilpikonnia ja käärme, jotka käyttävät solunulkoista veden jäätymistä (vesi solujen ulkopuolella) selviytymisstrategiana suojaamaan solujaan talvella.

Etelämantereen nematodi Panagrolaimus davidi voi selviytyä solunsisäisestä veden jäätymisestä ja sen jälkeen kasvaa ja lisääntyä.

Myös Channichthyidae-perheen kalat - jotka elävät kylmissä Antarktikan ja Etelä-Amerikan eteläosissa - käyttävät pakkasnesteproteiineja suojaamaankseen solunsa täydelliseltä jäätymiseltä.

Kasvulämpötilat ja psykofiiliset organismit

Organismin suurin kasvulämpötila (_Tmax) on korkein, jonka se sietää. Vaikka optimaalinen lämpötila (T _opt) kasvulle on se, jossa organismi kasvaa nopeammin.

Kaikkia organismeja, jotka selviävät ja menestyvät matalassa lämpötilassa, pidetään yleensä psykofiileinä. Kuten tiedämme, termiä psykofiili tulisi kuitenkin soveltaa vain niihin organismeihin, joiden _Tmax on 20 ° C (ts. Ne eivät selviä korkeammissa lämpötiloissa).

Mikro-organismit on eristetty erittäin kylmistä alueista, jotka voivat kasvaa laboratorio-olosuhteissa yli 20 ° C: n lämpötiloissa, mikä osoittaa, että vaikka ne ovat sopeutuneet mataliin lämpötiloihin, niitä ei tule pitää psykofiileinä. Näitä mikro-organismeja kutsutaan "mesotoleranteiksi", ts. Ne sietävät keskilämpötiloja.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis on bakteeri, joka on eristetty pohjoisen pallonpuoliskon meriveistä, jossa lämpötilat ovat 4-10 ° C. Toisaalta haloarkeat, jotka ovat archaeaa ja asuttavat erittäin suolan tyydyttyneitä vesiä, kasvaa -20 ° C lämpötilassa.

Huolimatta siitä, että niiden luonnollisissa elinympäristöissä on suuri populaatio, mikään näistä mikro-organismeista ei voinut viljellä laboratoriossa alle 4 ° C: ssa.

S. alaskensis -puhelimen _Tmax on puolestaan ​​45 ° C ja haloarchaea voi kasvaa yli 30 ° C: n lämpötiloissa, joten niitä ei voida pitää psykofiilisinä. Niiden populaatiot ovat kuitenkin hyvin sopeutuneet ja ovat erittäin runsaasti erittäin kylmillä alueilla.

Edellä esitetystä voidaan olettaa, että on olemassa muita rajoittavia ympäristötekijöitä, jotka vaikuttavat näiden organismien säilymiseen luonnollisissa elinympäristöissään, ja lämpötila ei ole tekijä, jolla on suurin paino.

Bioteknologiset sovellukset

Psykofiilisten organismien entsyymeille on ominaista korkea aktiivisuus alhaisissa ja kohtalaisissa lämpötiloissa. Lisäksi näillä entsyymeillä on huono lämpöstabiilisuus.

Näiden ominaisuuksien takia psykofiilisten organismien entsyymit ovat erittäin houkuttelevia käytettäväksi muun muassa elintarviketeollisuuden, lääketieteen, molekyylibiologian, lääketeollisuuden prosesseissa.

Viitteet

1. Cavicchioli, R. (2015). Psykofiilin käsitteestä. ISME-lehti, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. ja Deming, JW (2008). Eksopolymeerien rooli mikrobien sopeutumisessa merijäähän. Julkaisussa: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. ja Gerday, C. reds) Psykofiilit: biologisesta monimuotoisuudesta biotekniikkaan. Springer-Verlag, Berliini, Saksa, ss. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Uusi Himalajan jäätiköltä löytynyt kylmäsietoinen hyönteinen. Nature, 310 (5974), 225 - 227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (toimittaja). (2017). Psykofiilit: biologisesta monimuotoisuudesta biotekniikkaan. Toinen painos. Springer Verlag, Heidelberg, Saksa. ss. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bakteerit lumessa ja jäässä. Julkaisussa: Margesin, R. ja Schirmer, F. (toim.) Psykofiilit: biologisesta monimuotoisuudesta biotekniikkaan. Springer Verlag, Heidelberg, Saksa, ss. 31-50.
6. Hinta, PB (2000). Elinympäristö psykofiileille syvällä Etelämantereen jäällä. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut 97, 1247 - 1251.