Psykofile egenskaper, typer og eksempler

den psychrophiles de er en subtype av ekstremofile organismer preget av lave temperaturer, vanligvis mellom -20 ° C og 10 ° C, og ved å okkupere permanente kalde habitater. Disse organismene er ofte bakterier eller archaea, men det metazoan så lav, alger, sopper, nematoder og til og med insekter og vertebrater.

Kalde omgivelser dominerer biosfæren på jorden og blir kolonisert av rike og varierte mikroorganismer potensielt spille en avgjørende rolle i biogeokjemiske sykluser.

I tillegg til å motstå lave temperaturer, bør psychrophilic organismer også justere andre ekstreme betingelser som høye trykk, høye saltkonsentrasjoner og høye ultrafiolett stråling.

index

• 1 Kjennetegn ved psykofile organismer
  • 1.1 habitater
  • 1.2 Tilpasninger
• 2 Typer psykofiler og eksempler
  • 2.1 Enkeltcellede organismer
  • 2.2 Pluricellulære organismer
  • 2.3 Vokstemperaturer og psykofile organismer
  • 2.4 Methanococcoides burtonii og Methanogenium frigidum i innsjøen Ace
  • 2,5 Sphingopyxis alaskensis og haloarchaea
• 3 Bioteknologiske applikasjoner
• 4 referanser

Kjennetegn ved psykofile organismer

habitater

De viktigste habitatene til psykofile organismer er:

-Marine polare miljøer.

-Banquisa eller sjøis.

-Terrestriske polare miljøer.

-Innsjøer med høy høyde og breddegrad.

-Subglacial innsjøer.

-Kaldt alpine regioner.

-Breen overflater.

-Polar ørkener.

-Dypt hav.

tilpasninger

Psykrofiler er beskyttet mot frysing ved flere tilpasninger. En av dem er fleksibiliteten til deres cellemembraner, som de oppnår ved å inkludere et høyt innhold av korte og umettede fettsyrer i strukturen av deres lipidmembraner.

Effekten av inkorporeringen av disse fettsyrene er nedgangen i smeltepunktet, og øker samtidig dens fluiditet og dens motstand.

En annen viktig tilpasning av psychrophiles er syntesen av frostvæske proteiner. Disse proteinene holder kroppsvann i flytende tilstand og beskytter DNA når temperaturer faller under frysepunktet for vann. De forhindrer også dannelsen av is eller omkrystallisering.

Typer psykofiler og eksempler

Unicellular organismer

Mangfoldet av encellede Psychrophiles er svært stor mellom disse medlemmene kan sitere mest bakterie linjene: Acidobacterias, Actinobacterias, bacteroidetes, Cloroflexi, cyanobakterier, firmicutes, gemmatimonadetes, OP10 og planctomycetes.

I tillegg har Proteobacteria og Verrucomicrobia blitt detektert i arktiske, antarktiske og alpine kryokonitter. De har også blitt oppdaget i Grønland, Canada, Tibet og Himalaya.

Blant de psykofile cyanobakteriene finner vi Leptolvngbva, Phormidium og Nostoc. Andre vanlige sjangere er ensformede Aphanothece, Chroococcus og Charnaesiphon, og filamentøse Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium og Plectonerna.

Pluricellulære organismer

Blant psykofile insekter kan vi nevne slekten Diamesa av Himalaya (Nepal), som forblir aktiv til en temperatur på -16 ° C.

Det er også apterous mygg (uten vinger), Belgia Antarktis, 2-6 mm lang, endemisk til Antarktis. Dette er det eneste insektet på kontinentet og også det eneste dyret som bare er jordbasert.

Vertebrate dyr kan også være psykofile. Eksempler omfatter et lite antall frosker, skilpadder og en slange som bruker frysing av det ekstracellulære vann (utenfor celler) som kan overleve for å beskytte celler under vinteren.

Den antarktiske nematoden Panagrolaimus davidi kan overleve frysing av intracellulært vann og deretter vokse tilbake og reprodusere.

Også fisk av familien channichthyidae som lever i det kalde vannet i Antarktis og den sørlige delen av Sør-Amerika, bruker frostvæske proteiner for å beskytte cellene mot komplett fryse.

Vekst temperaturer og psykofile organismer

Maksimal temperatur (T_max) av vekst av en organisme er den høyeste som dette kan tolerere. Mens den optimale temperaturen (T_opt) av vekst er en der organismen vokser raskere.

Det anses generelt at alle organismer som overlever og utvikler seg i lavtemperaturmiljøer, er psykofile. Men som vi vet, begrepet psychrophile Det skal bare brukes til de organismer som har T_max er 20 ° C (det vil si, de kan ikke overleve ved høyere temperaturer).

Mikroorganismer er blitt isolert fra meget kalde omgivelser, noe som kan vokse under laboratorieforhold ved temperaturer over 20 ° C, noe som indikerer at selv om de er tilpasset til de lave temperaturer, skal ikke betraktes som psychrophilic. Disse mikroorganismer kalles "mesotolerantes", det vil si de tåler gjennomsnittstemperaturer.

Methanococcoides burtonii og Methanogenium frigidum i Ace Lake

Methanococcoides burtonii er en ekstremofil og metanogen bue isolert fra Ace Lake i Antarktis, hvor temperaturen varierer mellom 1 og 2 ° C. I laboratorieundersøkelser ble det imidlertid funnet at hans T_opt av veksten er 23 ° C og T_max  er 28 ° C, så det bør ikke betraktes som psykofilt.

Methanogenium frigidum Det er også en metanogen og halofil arkea (som tolererer salt i midten), isolert fra ess-innsjøen selv og som i laboratoriet presenterer en T_opt  på 15 ° C og en T_max på 18 ° C, det er mulig å klassifisere det som psicrófilo.

Psychrophilen kunne vurderes M. frigidum det bør være bedre tilpasset de lave temperaturene som M. burtonii. men, M. burtonii vokser raskere enn M. frigidum ved temperaturer på 1 til 2 ° C i innsjøen Ace.

Disse data indikerer at andre miljøfaktorer (biotiske og abiotiske), i tillegg til temperaturen, som påvirker befolkningen veksten av disse mikroorganismer i deres naturlige habitat.

Overlevelse av en organisme i et gitt miljø avhenger av kombinasjonen av flere miljøfaktorer og ikke på effekten av bare en. På den annen side har hver mikroorganisme spesifikke krav (forskjellig fra temperatur), som også påvirker ytelsen.

I tilfelle av M. burtonii og M. frigidum, Det er kjent at hver bruker forskjellige karbon- og energikilder: M. burtonii bruker metylerte substrat mens M. frigidum bruk H₂: CO₂ for din vekst. Innsjøen er mettet med metan, som favoriserer veksten av M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis og haloarchaea

Sphingopyxis alaskensis er en bakterie isolert fra havområdene på den nordlige halvkule, der temperaturer på 4 - 10 ° C hersker. På den annen side, haloarchaeas, som er archaea beboer vannet mettet med salt, vokser ved -20 ° C..

Til tross for at de har høye befolkninger i sine naturlige habitater, kunne ingen av disse mikroorganismer dyrkes i laboratoriet ved mindre enn 4 ° C.

i sin tur, S. alaskensis har en T_max 45 ° C og haloarchaea kan vokse ved temperaturer over 30 ° C, slik at de ikke kan betraktes som psykofile. Men deres populasjoner er godt tilpasset og er svært rikelig i ekstremt kalde områder.

Fra det ovenstående kan vi anta at det er andre begrensende miljømessige faktorer som påvirker overlevelsen av disse organismene i deres naturlige habitat, og er ikke temperatur faktor større vekt.

Bioteknologiske applikasjoner

Enzymer av psykofile organismer er preget av høy aktivitet ved lave og moderate temperaturer. I tillegg har disse enzymer dårlig termisk stabilitet.

For disse egenskaper, enzymene av psychrophilic organismer er meget attraktiv for anvendelse i forskjellige prosesser i næringsmiddelindustrien, medisin, molekylærbiologi, i den farmasøytiske industri, blant annet.

referanser

1. Cavicchioli, R. (2015). På konseptet med en psykrofil. ISME Journal, 10 (4), 793-795. doi: 10,1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. og Deming, J. W. (2008). Rollen som eksopolymers i mikrobiell tilpasning til sjøis. I: Margesin, R., Schirmer, F. Marx, J.-C. og GERDAY, C. eds) psychrophiles: fra Biologisk mangfold til Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Tyskland, s. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Et nytt kaldtolerant insekt som finnes i en Himalayanbreen. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10,1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (redaktør). (2017). Psykrofiler: fra biologisk mangfold til bioteknologi. Andre utgave. Springer Verlag, Heidelberg, Tyskland. s. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bakterier i snø og is. I: Margesin, R. og Schirmer, F. (eds) Psykrofiler: fra biologisk mangfold til bioteknologi. Springer Verlag, Heidelberg, Tyskland, s. 31-50.
6. Price, P. B. (2000). Et habitat for psykofiler i dyp Antarktis is. Foredrag av Nasjonalt vitenskapsakademi i USA 97, 1247-1251.