Psykofiler

De Psykofiler De er en undertype av ekstremofile organismer som er preget av å støtte lave temperaturer, vanligvis mellom -20 ° C og 10 ° C, og ved å okkupere permanent kalde naturtyper. Disse organismer er vanligvis bakterier eller buer; Imidlertid er det metazoarier som lav, alger, sopp, nematoder og til og med insekter og virveldyr.

Kulde miljøer dominerer jordens biosfære og koloniseres av rikelig og forskjellige mikroorganismer som spiller en potensielt kritisk rolle i globale biogeokjemiske sykluser.

Licen xanthoria elegans en kjent psykrofil som kan fotosyntetisere ved temperaturer så lavt som -24 ° C. Fotografi tatt i Alberta, Canada. Kilde: Jason Hollinger, Wikimedia Commons

I tillegg til å støtte lave temperaturer, må psykofile organismer også tilpasses andre ekstreme forhold, for eksempel høyt trykk, høye salter av salter og høy ultrafiolett stråling.

Kjennetegn på psykofile organismer

Habitater

De viktigste naturtypene til psykrofile organismer er:

-Marine polare miljøer.

-Benk eller havis.

-Terrestriske polare miljøer.

-Lagos av stor høyde og breddegrad.

-Subglacial innsjøer.

-Kald alpine regioner.

-Glacier overflater.

-Polar ørkener.

-Dypt hav.

Tilpasninger

Psykofile er beskyttet mot frysing av flere tilpasninger. En av dem er fleksibiliteten til cellemembranene deres, som de oppnår, inkludert et høyt innhold av korte og umettede fettsyrer i strukturene til lipidmembranene.

Effekten av inkorporering av disse fettsyrene er reduksjonen i smeltepunktet, samtidig som de øker deres fluiditet og motstand.

En annen viktig tilpasning av psykofiler består av syntesen av frostvæskeproteiner. Disse proteinene opprettholder kroppsvann i flytende tilstand og beskytter DNA når temperaturene går ned under vannfrysningspunktet. De forhindrer også isdannelse eller omkrystallisering.

Kan tjene deg: didinium

Typer psykrofiler og eksempler

Encellede organismer

Mangfoldet av encellede psykofiler er veldig stort, blant disse kan vi nevne medlemmer av de fleste bakterielinjer: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroides, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, Op10 og Planthomycetes.

I tillegg proteobakterier og verruchomicrobia. De har også blitt oppdaget i Grønland, Canada, Tibet og Himalaya.

Blant psykrofile cyanobakterier finner vi Leptolle, Phormidium og Nostoc. Andre vanlige sjangre er encellede Aphanothece, Chroococcus og Charnaesiphon, og det glødende Svingende, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium og Plectonerna.

Flercellede organismer

Blant de psykrofile insektene kan vi navngi sjangeren Diamesa av Himalaya (Nepal), som forblir aktiv inntil en temperatur på -16 ° C.

Det er også Mog Otter (uten vinger), Antarktis Belgia, 2-6 mm lang, endemisk til Antarktis. Dette er det eneste insektet på kontinentet og også det eneste utelukkende terrestriske dyret.

Virveldyr kan også være psykrofile. Noen eksempler inkluderer et lite antall frosker, skilpadder og en slange som bruker frysing av ekstracellulært vann (vann utenfor cellene) som en overlevelsesstrategi for å beskytte cellene sine om vinteren.

Antarktisk nematode Davidi Panagroimus kan overleve frysingen av intracellulært vann og deretter vokse igjen og reprodusere.

Også fisken fra Channichthyidae -familien -som lever i det kalde vannet i Antarktis og Sør -Amerika -bruker frostvæskeproteiner for å beskytte cellene sine mot fullstendig frysing.

Veksttemperaturer og psykrofile organismer

Maksimal temperatur (t_Maks) av en organismevekst er den høyeste som dette tåler. Mens den optimale temperaturen (t_OPT) Vekst er en der organismen vokser raskere.

Kan tjene deg: Aspergillus fumigatus

Det anses generelt at alle organismer som overlever og utvikler seg i lave temperaturer er psykofile. Imidlertid, som vi vet, begrepet Psykofil Det skal bare brukes på de organismer hvis t_Maks er 20 ° C (det vil si at de ikke kan overleve høyere temperaturer).

Mikroorganismer fra veldig kalde områder er blitt isolert, noe som kan vokse under laboratorieforhold ved temperaturer større enn 20 ° C, noe som indikerer at selv om de er tilpasset lave temperaturer, bør de ikke betraktes som psykrofiler. Disse mikroorganismene kalles "mesotoleranter", det vil si at de tåler middels temperaturer.

Methanococcoides Burtonii og Metanogenium Frigidum I Lake Ace

Methanococcoides Burtonii Det er en ekstremofile og metanogene buer isolert fra Ace Lake i Antarktis, der temperaturen varierer mellom 1 og 2 ° C. I laboratoriestudier ble det imidlertid funnet at det er_OPT Veksten er 23 ° C og T_Maks  Det er 28 ° C, så det skal ikke betraktes som psykrofil.

Metanogenium Frigidum Det er også en metanogena og halofil_OPT  15 ° C og en t_Maks 18 ° C, å være mulig å klassifisere det som en psykrofyl.

Det kan vurderes at psykrofilen M. Frigidum Det skal tilpasses bedre til lave temperaturer som M. Burtonii. derimot, M. Burtonii vokser raskere enn M. Frigidum ved temperaturer fra 1 til 2 ° C ved Ace Lake Ace.

Disse dataene indikerer at det er andre miljømessige (biotiske og abiotiske faktorer), i tillegg til temperatur, som påvirker befolkningsveksten av disse mikroorganismene i deres naturlige habitat.

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

Kan tjene deg: Lactobacillus bulgaricus

I tilfelle av M. Burtonii og M. Frigidum, Det er kjent at hver enkelt bruker forskjellige karbon- og energikilder: M. Burtonii Bruk metylert underlag, mens M. Frigidum Bruk h₂: Co₂ For sin vekst. Lake Ace er mettet med metan, som favoriserer veksten av M. Burtonii.

Spichopyxis alaskensis og haloarchaea

Spichopyxis alaskensis Det er en isolert bakterie av marint vann på den nordlige halvkule, der temperaturer på 4 - 10 ° C råder. På den annen side vokser haloarchaeas, som er buer som bor veldig mettet saltvann, ved -20 ° C temperatur.

Til tross for at de har presentert høye populasjoner i sine naturlige naturtyper, har ingen av disse mikroorganismene blitt dyrket i laboratoriet ved mindre enn 4 ° C.

Samtidig, S. Alaskensis Den har en t_Maks 45 ° C og haloarchaea kan vokse ved temperaturer større enn 30 ° C, slik at de ikke kunne betraktes som psykrofiler. Imidlertid er befolkningen deres godt tilpasset og er veldig rik i ekstremt kalde områder.

Fra det ovennevnte kan vi anta at det er andre begrensende miljøfaktorer som påvirker overlevelsen av disse organismer i deres naturlige naturtyper, og temperaturen på den største vekten er ikke temperaturen.

Biotechnological Applications

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

På grunn av disse egenskapene er enzymene til psykrofile organismer veldig attraktive å brukes i forskjellige prosesser med mat, medisin, molekylærbiologi, i legemiddelindustrien, blant andre.

Referanser

1. På konseptet med en psykrofil. ISME Journal, 10 (4), 793-795. Doi: 10.1038/ismej.2015.160
2. Psykrofiler: Fra biologisk mangfold til bioteknologi. Andre utgave. Springer Verlag, Heidelberg, Tyskland. pp. 685.