The Extremophiles Jsou to organismy, které žijí v extrémním prostředí, to znamená takové, které jsou daleko od podmínek, ve kterých žije většina organismů známých lidem.
Pojmy „extrémní“ a „extrémofilní“ jsou relativně antropocentrické, protože lidé hodnotí stanoviště a jejich obyvatele na základě toho, co by bylo považováno za extrémní pro naši vlastní existenci.
Vzhledem k výše uvedenému je extrémní prostředí charakteristické tím, že pro člověka představuje nepřijatelné podmínky, mimo jiné jeho teplota, vlhkost, slanost, světlo, pH, dostupnost kyslíku, úroveň toxicity..
Z neantropocentrického hlediska mohou být lidé extremofily, v závislosti na organismu, který je hodnotil. Například z hlediska přísného anaerobního organismu, pro který je kyslík toxický, by aerobní bytosti (jako lidé) byli extremofily. Pro lidi jsou naopak anaerobní organismy extremofily.
Rejstřík článků
V současné době definujeme jako „extrémní“ četná prostředí uvnitř i vně planety Země a neustále objevujeme organismy schopné nejen přežít, ale také v mnoha z nich široce prospívat..
V roce 1974 navrhl R. D. Macelroy termín „extremofily“, aby definoval tyto organismy, které vykazují optimální růst a vývoj v extrémních podmínkách, na rozdíl od mezofilních organismů, které rostou v prostředích s přechodnými podmínkami..
Podle Macelroy:
"Extremophile je popisný pro organismy schopné osídlit prostředí nepřátelská k mezofilům nebo organismy, které rostou pouze v prostředním prostředí".
V organismech existují dva základní stupně extremismu: ty, které mohou tolerovat extrémní podmínky prostředí a získání dominance nad ostatními; a ty, které rostou a rozvíjejí se optimálně v extrémních podmínkách.
Označení prostředí jako „extrémní“ reaguje na antropogenní konstrukci založenou na zvážení vzdálených extrémů základní linie určitého stavu prostředí (teplota, slanost, záření, mimo jiné), která umožňuje přežití člověka.
Tento název však musí vycházet z určitých charakteristik prostředí, a to z pohledu organismu, který jej obývá (spíše než z pohledu člověka)..
Mezi tyto vlastnosti patří: biomasa, produktivita, biologická rozmanitost (počet druhů a zastoupení vyšších taxonů), rozmanitost procesů v ekosystémech a specifické adaptace na životní prostředí daného organismu..
Součet všech těchto charakteristik označuje extrémní podmínky prostředí. Například extrémní prostředí je takové, které obecně představuje:
Termín extremofilní často označuje prokaryoty, jako jsou bakterie, a někdy se zaměňuje s Archaeou..
Existuje však široká škála extremofilních organismů a naše znalosti o fylogenetické rozmanitosti v extrémních stanovištích se téměř denně zvyšují..
Víme například, že všichni hypertermofilové (milovníci tepla) jsou členy Archea a bakterií. Eukaryoty jsou běžné mezi psychrofily (milovníky chladu), acidofily (milovníky nízkého pH), alkalofily (milovníky vysokého pH), xerofily (milovníky suchého prostředí) a halofily (milovníky soli).
Mnohobuněčné organismy, jako jsou bezobratlí a obratlovci, mohou být také hlinité.
Například někteří psychrofilové zahrnují malý počet žab, želv a hada, kteří se během zimy vyhýbají intracelulárnímu zmrazení v jejich tkáních, akumulaci osmolytů v buněčné cytoplazmě a umožnění zmrazení pouze extracelulární vody (mimo buňky)..
Dalším příkladem je případ antarktického hlístice Panagrolaimus davidi, které mohou přežít intracelulární zmrazení (zmrazení vody v jeho buňkách), schopnost růst a množit se po rozmrazení.
Také ryby z čeledi Channichthyidae, obyvatelé studených vod Antarktidy a na jihu amerického kontinentu, používají nemrznoucí proteiny k ochraně svých buněk před úplným zamrznutím..
Poly-extremofily jsou organismy, které mohou přežít více než jeden extrémní stav současně, a jsou tedy běžné ve všech extrémních podmínkách..
Například pouštní rostliny, které přežijí jak extrémní teplo, omezenou dostupnost vody, tak často vysokou slanost.
Dalším příkladem by mohla být zvířata, která obývají mořské dno a která jsou schopná odolat velmi vysokým tlakům, jako je mimo jiné nedostatek světla a nedostatek živin..
Extrémy prostředí jsou tradičně definovány na základě abiotických faktorů, jako jsou:
Extremofily jsou podobně popsány na základě extrémních podmínek, které snášejí..
Nejdůležitější extrémní prostředí, která poznáme podle jejich abiotických podmínek, jsou:
Extrémně chladné prostředí je takové, které často přetrvává nebo klesá po dobu (krátkou nebo dlouhou) teplot pod 5 ° C. Patří mezi ně zemské póly, horské oblasti a některá stanoviště hlubinných oceánů. Dokonce i některé velmi horké pouště během dne mají v noci velmi nízké teploty..
V kryosféře (kde je voda v pevném stavu) žijí i jiné organismy. Například organismy, které žijí v ledových matricích, permafrostu, pod stálými nebo periodickými sněhovými pokrývkami, musí tolerovat více extrémů, včetně chladu, vysychání a vysoké úrovně radiace..
Extrémně horká stanoviště jsou stanoviště, která zůstávají nebo pravidelně dosahují teplot nad 40 ° C. Například horké pouště, geotermální lokality a hlubinné hydrotermální průduchy.
Často jsou spojovány s extrémně vysokými teplotami, prostředím, kde je dostupná voda velmi omezená (trvale nebo pravidelně), jako jsou horké a studené pouště a některá endolitická stanoviště (umístěná ve skalách)..
Jiná prostředí jsou vystavena vysokému hydrostatickému tlaku, jako jsou bentické zóny oceánů a hluboká jezera. V těchto hloubkách musí jeho obyvatelé odolat tlakům vyšším než 1000 atmosfér.
Alternativně existují hypobarické extrémy (nízkého atmosférického tlaku), v horách a v jiných vyvýšených oblastech světa.
Obecně platí, že extrémně kyselé prostředí je takové, které udržuje nebo pravidelně dosahuje hodnot pod pH 5.
Zejména nízké pH zvyšuje „extrémní“ podmínky prostředí, protože zvyšuje rozpustnost přítomných kovů a organismy, které v nich žijí, musí být přizpůsobeny tak, aby čelily mnoha abiotickým extrémům..
Naopak extrémně zásadité prostředí je prostředí, které zůstává nebo pravidelně registruje hodnoty pH nad 9.
Mezi příklady prostředí s extrémním pH patří jezera, podzemní vody a vysoce kyselé nebo zásadité půdy.
Hypersalinní prostředí jsou definována jako prostředí s koncentracemi solí vyššími než v mořské vodě, která má 35 promile. Mezi tato prostředí patří hypersalinová a solná jezera.
U „solného roztoku“ nemluvíme pouze o slanosti způsobené chloridem sodným, protože mohou existovat solná prostředí, kde převažující solí je něco jiného..
Za extrémní jsou považována také stanoviště s omezeným volným kyslíkem (hypoxickým) nebo bez přítomnosti kyslíku (anoxickým), a to buď trvale, nebo v pravidelných intervalech. Například prostředí s těmito vlastnostmi by byla anoxická povodí v oceánech a jezerech a hlubší vrstvy sedimentů..
Ultrafialové (UV) nebo infračervené (IR) záření může také uvalit na organismy extrémní podmínky. Prostředí extrémního záření jsou prostředí vystavená neobvykle vysokému záření nebo záření mimo normální rozsah. Například polární prostředí a prostředí s vysokou nadmořskou výškou (suchozemské a vodní).
Některé druhy vykazují úhybné mechanismy vysokého UV nebo IR záření. Například antarktické mořské řasy Phaeocystis pouchetii vyrábí ve vodě rozpustné „opalovací krémy“, které silně absorbují vlnové délky UV-B (280–320 nm) a chrání vaše buňky před extrémně vysokou úrovní UV-B v horních 10 m vodního sloupce (po rozbití mořského ledu).
Jiné organismy jsou velmi tolerantní k ionizujícímu záření. Například bakterie Deinococcus radiodurans může zachovat vaši genetickou integritu kompenzací rozsáhlého poškození DNA po vystavení ionizujícímu záření.
Tato bakterie využívá mezibuněčné mechanismy k omezení degradace a omezení difúze fragmentů DNA. Kromě toho má vysoce účinné proteiny pro opravu DNA.
Dokonce i ve zdánlivě nízkém nebo žádném radiačním prostředí jsou extremofilní organismy přizpůsobeny tak, aby reagovaly na změny úrovní radiace..
Například, Astyanax hubbsi, mexická slepá ryba žijící v jeskyni nemá povrchně vnímatelné oční struktury a přesto dokáže rozlišit malé rozdíly v okolním světle. Použijte extraokulární fotoreceptory k detekci a reakci na pohybující se vizuální podněty.
V současné době žijeme v prostředí, kde jsou kladeny extrémní podmínky prostředí, uměle vytvořené jako důsledek lidské činnosti..
Tzv. Antropogenní dopadová prostředí jsou extrémně různorodá, globálního rozsahu a nelze je nadále ignorovat při definování určitých extrémních prostředí.
Například prostředí ovlivněná znečištěním (atmosférické, vodní a půdní) - jako je změna klimatu a kyselé deště -, těžba přírodních zdrojů, fyzické narušení a nadměrné využívání.
Kromě výše zmíněných extrémních prostředí si pozemští ekologové vždy byli vědomi zvláštní povahy přechodových zón mezi dvěma nebo více rozmanitými komunitami nebo prostředími, jako je stromová linie v horách nebo hranice mezi lesy a pastvinami. Říká se jim napínací pásy nebo ekotony..
Ekotony existují také v mořském prostředí, například přechod mezi ledem a vodou představovaný okrajem mořského ledu. Tyto přechodové zóny obvykle vykazují větší druhovou rozmanitost a hustotu biomasy než přilehlá společenství, z velké části proto, že organismy, které v nich žijí, mohou využívat zdroje sousedních prostředí, což jim může dát výhodu..
Ekotony se však neustále mění a dynamické regiony často vykazují širší rozsah variací v abiotických a biotických podmínkách během ročního období než sousední prostředí..
To lze rozumně považovat za „extrémní“, protože to vyžaduje, aby si organismy neustále přizpůsobovaly své chování, fenologii (sezónní čas) a interakce s jinými druhy..
Druhy, které žijí na obou stranách ekotonu, jsou často tolerantnější k dynamice, zatímco druhy, jejichž rozsah je omezen na jednu stranu, zažívají druhou stranu jako extrémní..
Obecně jsou tyto přechodové zóny také často prvními, které jsou ovlivněny změnami klimatu a / nebo poruchami, přírodními i antropogenními..
Nejen, že prostředí je dynamické a může, ale nemusí být extrémní, ale organismy jsou také dynamické a mají životní cykly s různými fázemi, přizpůsobené konkrétním podmínkám prostředí..
Může se stát, že prostředí, které podporuje jednu z fází životního cyklu organismu, je extrémní pro další z těchto fází.
Například kokosový ořech (Cocos nucifera), představuje semeno přizpůsobené pro přepravu po moři, ale vzrostlý strom roste na souši.
V cévnatých rostlinách nesoucích spory, jako jsou kapradiny a různé druhy mechů, může být gametofyt bez fotosyntetických pigmentů, nemá kořeny a závisí na vlhkosti prostředí..
Zatímco sporofyty mají oddenky, kořeny a výhonky, které vydrží horké a suché podmínky na plném slunečním světle. Rozdíl mezi sporofyty a gametofyty je ve stejném pořadí jako rozdíly mezi taxony.
Velmi blízký příklad představují juvenilní stadia mnoha druhů, která obecně netolerují prostředí, které obvykle obklopuje dospělého, takže obvykle vyžadují ochranu a péči během období, během něhož získávají dovednosti a síly, které jim umožňují. řešení těchto prostředí.
Zatím žádné komentáře