PSIHOFĪLI: RAKSTUROJUMS, VEIDI UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Psihrofīlā ir apakštips extremophiles raksturo zems izturēt temperatūru, parasti no -20 ° C līdz 10 ° C, un pastāvīgi aizņem auksti biotopus. Šie organismi parasti ir baktērijas vai arhaea, tomēr ir arī tādi metazoīni kā ķērpji, aļģes, sēnītes, nematodes un pat kukaiņi un mugurkaulnieki.

Zemes biosfērā dominē auksta vide, un to kolonizē bagātīgi un daudzveidīgi mikroorganismi, kuriem ir potenciāli kritiska loma pasaules bioģeoķīmiskajos ciklos.

Ķērpji Xanthoria elegans ir plaši pazīstams psirofils, kas var fotosintēzes temperatūrā līdz -24 ° C. Fotogrāfija uzņemta Albertā, Kanādā. Avots: Džeisons Hollingers caur https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg

Papildus zemu temperatūru izturībai psirofīlie organismi jāpielāgo arī citiem ekstremāliem apstākļiem, piemēram, augstam spiedienam, lielai sāļu koncentrācijai un augstam ultravioletajam starojumam.

Psihofilo organismu raksturojums

Biotopi

Galvenie psirofilo organismu biotopi ir:

-Polārā jūras vide.

-Banka vai jūras ledus.

-Polārā sauszemes vide.

- Liela augstuma un platuma ezeri.

-Sublacial ezeri.

-Aukstie Alpu reģioni.

-Ledāju virsmas.

-Polārie tuksneši.

-Dziļš okeāns.

Pielāgojumi

Psihofilus no sasalšanas aizsargā dažādi pielāgojumi. Viens no tiem ir viņu šūnu membrānu elastība, ko viņi panāk, lipīdu membrānu struktūrā iekļaujot lielu daudzumu īso un nepiesātināto taukskābju.

Šo taukskābju pievienošanās ietekmē samazinās kušanas temperatūra, vienlaikus palielinot tās plūstamību un pretestību.

Vēl viens svarīgs psirofilu pielāgojums ir antifrīzu olbaltumvielu sintēze. Šie proteīni uztur ķermeņa ūdeni šķidrā stāvoklī un aizsargā DNS, ja temperatūra pazeminās zem ūdens sasalšanas punkta. Tie arī novērš ledus veidošanos vai pārkristalizāciju.

Psihofilu veidi un piemēri

Vienšūnu organismi

Vienšūnu psirofilu dažādība ir ļoti liela, starp tām var minēt lielāko baktēriju līniju locekļus: Acidobaktērijas, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 un Planctomycetes.

Turklāt Arktikā, Antarktikā un Alpu kriokonos ir atklātas proteobaktērijas un verrucomicrobia. Tie ir atklāti arī Grenlandē, Kanādā, Tibetā un Himalajos.

Starp psirofīlajām zilaļģēm atrodam Leptolvngbva, Phormidium un Nostoc. Citas izplatītas ģintis ir vienšūnu Aphanothece, Chroococcus un Charnaesiphon, kā arī šķiedru Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium un Plectonerna.

Daudzšūnu organismi

Starp psirofīlajiem kukaiņiem mēs varam nosaukt Diamesa ģints no Himalajiem (Nepāla), kas paliek aktīva, līdz tā sasniedz -16 ° C temperatūru.

Atrasts arī moskīts bez spārniem, Belgica Antarktīda, 2–6 mm garš, endēmisks Antarktīdai. Šis ir vienīgais kukainis kontinentā un vienīgais tikai sauszemes dzīvnieks.

2. attēls. Apteriskais ods Belgica antarctica, endēmisks Antarktīdas kukainis. Avots: Tasteofcrayons, no Wikimedia Commons

Mugurkaulnieki var būt arī psirofīli. Daži piemēri ir neliels skaits varžu, bruņurupuču un čūsku, kas izmanto ārpusšūnu ūdens sasalšanu (ūdens ārpus šūnām) kā izdzīvošanas stratēģiju, lai aizsargātu savas šūnas ziemā.

Antarktikas nematode Panagrolaimus davidi var izdzīvot starpšūnu ūdens sasalšanas laikā un pēc tam ataugt un vairoties.

Arī Channichthyidae dzimtas zivis, kas dzīvo Antarktīdas un Dienvidamerikas dienvidu aukstajos ūdeņos, izmanto antifrīzu proteīnus, lai aizsargātu savas šūnas no pilnīgas sasalšanas.

Augšanas temperatūra un psirofīlie organismi

Organisma maksimālā augšanas temperatūra (T _max ) ir augstākā, ko tā var paciest. Lai gan augšanai optimālā temperatūra (T _opt ) ir tā, kurā organisms aug ātrāk.

Visi organismi, kas izdzīvo un plaukst vidē ar zemu temperatūru, parasti tiek uzskatīti par psirofiliem. Tomēr, kā mēs zinām, termins psirofils būtu jāpiemēro tikai tiem organismiem, kuru T _max ir 20 ° C (tas ir, tie nevar izdzīvot augstākā temperatūrā).

Mikroorganismi ir izolēti no ļoti aukstiem apgabaliem, kas var augt laboratorijas apstākļos temperatūrā virs 20 ° C, kas norāda, ka, kaut arī tie ir pielāgoti zemai temperatūrai, tos nevajadzētu uzskatīt par psirofiliem. Šos mikroorganismus sauc par "mezotolerantiem", tas ir, tie panes vidēju temperatūru.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis ir baktērija, kas izolēta no ziemeļu puslodes jūras ūdeņiem, kur valda 4–10 ° C temperatūra. No otras puses, haloarhejas, kas ir arhaea un kuras apdzīvo ar sāli ļoti piesātinātus ūdeņus, aug -20 ° C temperatūrā.

Neraugoties uz to, ka to dabiskajos biotopos ir augstas populācijas, nevienu no šiem mikroorganismiem laboratorijā nevarēja kultivēt zemāk par 4 ° C.

Savukārt S. alaskensis T _max ir 45 ° C, un haloarchaea var augt temperatūrā virs 30 ° C, tāpēc tos nevarēja uzskatīt par psirofiliem. Tomēr to populācijas ir labi pielāgojušās un ārkārtīgi aukstos apgabalos to ir ļoti daudz.

No iepriekšminētā mēs varam pieņemt, ka ir arī citi ierobežojoši vides faktori, kas ietekmē šo organismu izdzīvošanu to dabiskajos biotopos, un temperatūra nav faktors, kam ir vislielākais svars.

Biotehnoloģiskie pielietojumi

Psihofilo organismu enzīmus raksturo augsta aktivitāte zemā un mērenā temperatūrā. Turklāt šiem fermentiem ir slikta termiskā stabilitāte.

Sakarā ar šīm īpašībām psirofilo organismu enzīmi ir ļoti pievilcīgi, lai tos izmantotu dažādos procesos pārtikas rūpniecībā, medicīnā, molekulārajā bioloģijā, farmācijas nozarē, cita starpā.

Atsauces

1. Cavicchioli, R. (2015). Par psihofila jēdzienu. ISME Vēstnesis, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. un Deming, JW (2008). Eksopolimēru loma mikrobu adaptācijā jūras ledus. In: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. un Gerday, C. red.) Psihofīli: no bioloģiskās daudzveidības līdz biotehnoloģijai. Springer-Verlag, Berlīne, Vācija, lpp. 247-264.
3. Košima, S. (1984). Jauns auksti izturīgs kukainis, kas atrasts Himalaju ledājā. Daba, 310 (5974), 225–227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (redaktors). (2017). Psihofili: no bioloģiskās daudzveidības līdz biotehnoloģijai. Otrais izdevums. Springer Verlag, Heidelberga, Vācija. lpp. 685.
5. Miteva, V. (2008). Baktērijas sniegā un ledus. In: Margesin, R. and Schirmer, F. (eds) Psihofīli: no bioloģiskās daudzveidības līdz biotehnoloģijai. Springer Verlag, Heidelberga, Vācija, lpp. 31-50.
6. Cena, PB (2000). Biotops psirofiliem dziļā Antarktikas ledū. Amerikas Savienoto Valstu Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti 97, 1247-1251.