The psychrofily Jsou podtypem extremofilních organismů, který se vyznačuje odolností vůči nízkým teplotám, obvykle mezi -20 ° C a 10 ° C, a obsazením trvale chladných stanovišť. Tyto organismy jsou obvykle bakterie nebo archaea, nicméně existují metazoáni, jako jsou lišejníky, řasy, houby, hlístice a dokonce i hmyz a obratlovci..
Chladná prostředí dominují v biosféře Země a jsou kolonizována hojnými a rozmanitými mikroorganismy, které hrají potenciálně kritickou roli v globálních biogeochemických cyklech..
Kromě odolávání nízkým teplotám musí být psychrofilní organismy přizpůsobeny i dalším extrémním podmínkám, jako jsou vysoké tlaky, vysoké koncentrace solí a vysoké ultrafialové záření..
Rejstřík článků
Hlavní stanoviště psychrofilních organismů jsou:
-Polární mořská prostředí.
-Ledový obal nebo mořský led.
-Polární pozemská prostředí.
-Jezera vysoké nadmořské výšky a šířky.
-Subglacial jezera.
-Chladné alpské oblasti.
-Ledovcové povrchy.
-Polární pouště.
-Hluboký oceán.
Psychrofily jsou chráněny před zamrznutím různými úpravami. Jedním z nich je flexibilita jejich buněčných membrán, které dosahují zahrnutím vysokého obsahu krátkých a nenasycených mastných kyselin do struktur svých lipidových membrán..
Účinkem zabudování těchto mastných kyselin je snížení teploty tání a zvýšení její tekutosti a odolnosti..
Další důležitou adaptací psychrofilů je syntéza nemrznoucích proteinů. Tyto proteiny udržují vodu v těle v kapalném stavu a chrání DNA, když teploty klesnou pod bod mrazu vody. Rovněž zabraňují tvorbě ledu nebo rekrystalizaci.
Rozmanitost jednobuněčných psychrofilů je velmi velká, mezi nimi můžeme zmínit členy většiny bakteriálních linií: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 y Planctomycetes.
Kromě toho byly v Arktidě, Antarktidě a alpských kryokoncích detekovány proteobakterie a verukomikrobie. Byly také zjištěny v Grónsku, Kanadě, Tibetu a Himalájích..
Mezi psychrofilními sinicemi, které najdeme Leptolvngbva, Phormidium a Nostoc. Jiné běžné rody jsou jednobuněčné Aphanothece, Chroococcus Y Charnaesiphon, a vláknité Oscilátor, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium Y Plectonerna.
Z psychrofilního hmyzu můžeme jmenovat rod Diamesa z Himalájí (Nepál), které zůstávají aktivní až do dosažení teploty -16 ° C.
K dispozici je také komár apterus (bez křídel), Belgická Antarktida, 2-6 mm dlouhý, endemický k Antarktidě. Toto je jediný hmyz na kontinentu a také jediné výhradně suchozemské zvíře.
Obratlovci mohou být také psychrofily. Některé příklady zahrnují malý počet žab, želv a hada, kteří používají zmrazení extracelulární vody (vody mimo buňky) jako strategii přežití k ochraně svých buněk během zimy..
Antarktický hlístice Panagrolaimus davidi může přežít zmrazení intracelulární vody a následně znovu dorůst a množit se.
Také ryby z čeledi Channichthyidae, které žijí ve studených vodách Antarktidy a jižní Jižní Ameriky, používají nemrznoucí proteiny k ochraně svých buněk před úplným zamrznutím..
Maximální teplota (Tmax) rychlost růstu organismu je nejvyšší, jakou může tolerovat. Zatímco optimální teplota (Topt) růst je ten, ve kterém organismus roste rychleji.
Všechny organismy, které přežívají a prospívají v prostředí s nízkou teplotou, jsou obecně považovány za psychrofily. Jak však víme, termín psychrofilní by mělo být aplikováno pouze na ty organismy, jejichž Tmax je 20 ° C (to znamená, že nemohou přežít vyšší teploty).
Mikroorganismy byly izolovány z velmi chladných oblastí, které mohou růst v laboratorních podmínkách při teplotách nad 20 ° C, což naznačuje, že i když jsou přizpůsobeny nízkým teplotám, neměly by být považovány za psychrofily. Tyto mikroorganismy se nazývají „mezotolerantní“, tj. Snášejí průměrné teploty.
Methanococcoides burtonii je to extremofilní a methanogenní archaea izolovaná z jezera Ace v Antarktidě, kde se teplota pohybuje mezi 1 a 2 ° C. V laboratorních studiích však bylo zjištěno, že jeho Topt rychlost růstu je 23 ° C a Tmax je 28 ° C, takže by to nemělo být považováno za psychrofilní.
Methanogenium frigidum Je to také methanogenní a halofilní archaea (která snáší sůl v médiu), izolovaná od samotného jezera Ace a která v laboratoři představuje Topt 15 ° C a T.max 18 ° C, lze jej klasifikovat jako psychrofilní.
Dalo by se uvažovat, že psychrofil M. frigidum by měly být lépe přizpůsobeny nízkým teplotám než M. burtonii. nicméně, M. burtonii roste rychleji než M. frigidum při teplotách 1 až 2 ° C v jezeře Ace.
Tyto údaje naznačují, že kromě teploty existují i další faktory prostředí (biotické a abiotické), které ovlivňují populační růst těchto mikroorganismů v jejich přirozeném prostředí..
Přežití organismu v daném prostředí závisí na kombinaci více faktorů prostředí a ne na účinku pouze jednoho. Na druhou stranu má každý mikroorganismus specifické požadavky (odlišné od teploty), které také ovlivňují jeho výkon..
V případě M. burtonii Y M. frigidum, Je známo, že každý z nich používá různé zdroje uhlíku a energie: M. burtonii používá methylované substráty, zatímco M. frigidum použijte Hdva: COdva pro jejich růst. Jezero Ace je nasyceno metanem, který podporuje růst M. burtonii.
Sphingopyxis alaskensis je to bakterie izolovaná z mořských vod severní polokoule, kde převládají teploty 4 - 10 ° C. Na druhé straně haloarchaeas, což jsou archea, které obývají vody vysoce nasycené solí, rostou při teplotě -20 ° C.
I přes vysokou populaci v jejich přirozeném prostředí nebyl žádný z těchto mikroorganismů kultivován v laboratoři pod 4 ° C..
Ve stejnou dobu, S. alaskensis má T.max 45 ° C a haloarchaea mohou růst při teplotách nad 30 ° C, takže je nelze považovat za psychrofilní. Jejich populace jsou však dobře přizpůsobené a jsou velmi hojné v extrémně chladných oblastech..
Z výše uvedeného můžeme předpokládat, že existují další omezující faktory prostředí, které ovlivňují přežití těchto organismů v jejich přirozeném prostředí, a teplota není faktorem s největší váhou..
Enzymy psychrofilních organismů se vyznačují vysokou aktivitou při nízkých a mírných teplotách. Kromě toho mají tyto enzymy špatnou tepelnou stabilitu..
Díky těmto vlastnostem jsou enzymy psychrofilních organismů velmi atraktivní pro použití v různých procesech v potravinářském průmyslu, medicíně, molekulární biologii, farmaceutickém průmyslu, mimo jiné..
Zatím žádné komentáře