מאפיינים פסיכופיליים, סוגים ודוגמאות

ה פסיכופילים הם תת-סוג של אורגניזמים קיצוניים המאופיינים בטמפרטורות נמוכות, בדרך כלל בין 20 מעלות צלזיוס ל -10 מעלות צלזיוס, ועל-ידי כיבוש בתי גידול קרים לצמיתות. אורגניזמים אלה הם בדרך כלל חיידקים או archaea, אולם ישנם metazoans כגון חזזיות, אצות, פטריות, נמטודות ואפילו חרקים בעלי חיים בעלי חוליות..

סביבות קרות שולטות בביוספרה של כדור הארץ והן מושבות על ידי מיקרואורגניזמים בשפע ומגוון, אשר ממלאים תפקיד בעל חשיבות מכרעת במחזורים ביוגיוכימיים גלובליים.

בנוסף לתמיכה בטמפרטורות נמוכות, יש להתאים גם אורגניזמים פסיכופיליים לתנאים קיצוניים אחרים, כגון לחצים גבוהים, ריכוזי מלח גבוהים וקרינה אולטרה סגולה גבוהה..

אינדקס

• 1 תכונות של אורגניזמים פסיכופיליים
  • 1.1 בית גידול
  • 1.2 הסתגלות
• 2 סוגי פסיכופילים ודוגמאות
  • 2.1 אורגניזמים חד תאיים
  • 2.2 אורגניזמים פלצתיים
  • 2.3 טמפרטורות צמיחה ואורגניזמים פסיכופיליים
  • 2.4 Methanococcoides btonii ו Methanogenium frigidum ב אגם אייס
  • 2.5 Sphingopyxis alaskensis ו haloarchaea
• 3 יישומים ביוטכנולוגיים
• 4 הפניות

מאפיינים של אורגניזמים פסיכופיליים

בית גידול

בתי הגידול העיקריים של אורגניזמים פסיכופיליים הם:

-סביבות קוטביות ימיות.

-Banquisa או קרח הים.

-סביבות קוטביות יבשתי.

-אגמים בגובה רב וקווי רוחב.

-אגמים תת-קרקעיים.

-אזורים קרים אלפיני.

-קרחוני משטחים.

-מדבריות פולאר.

-אוקיינוס ​​עמוק.

הסתגלויות

פסיכופילים מוגנים מפני הקפאה על ידי התאמות שונות. אחד מהם הוא הגמישות של קרום התא שלהם, אשר הם להשיג על ידי הוספת תוכן גבוה של חומצות שומן קצרות לא רוויות במבנים של ממברנות השומנים שלהם.

ההשפעה של שילוב של חומצות שומן אלו היא ירידה של נקודת ההיתוך, הגדלת באותו זמן נזילות שלה ההתנגדות שלה.

הסתגלות חשובה נוספת של פסיכופילים היא סינתזה של חלבונים אנטיפריז. חלבונים אלה שומרים על מים בגוף במצב נוזלי ומגינים על דנ"א כאשר הטמפרטורות יורדות מתחת לנקודת הקיפאון של המים. הם גם למנוע היווצרות של קרח או recrystallization שלה.

סוגי פסיכופילים ודוגמאות

אורגניזמים תאיים

המגוון של החד-תאית Psychrophiles הוא גדול מאוד, בין חברים אלה יכולים לצטט שושלות חיידקי ביותר: Acidobacterias, Actinobacterias, Bacteroidetes, Cloroflexi, כחוליות, Firmicutes, gemmatimonadetes, OP10 ו planctomycetes.

בנוסף, Proteobacteria ו Verrucomicrobia זוהו בקרקוניטים הארקטי, אנטארקטיקה ואלפין. הם גם זוהו בגרינלנד, קנדה, טיבט והרי ההימלאיה.

בין cyanobacteria פסיכופיליות אנו מוצאים Leptolvngbva, פורמידיום נוסטוק. ז 'אנרים נפוצים אחרים הם חד תאיים Aphothece, Chroococcus ו Charnaesiphon, ואת נימה אוסצילציה, מיקרוקולוס, שיזוטריקס, אנאבנה, קלוטריקס, קרינליום ו פלקונרנה.

אורגניזמים תאיים

בין חרקים פסיכופיליים אנו יכולים לתת שם לסוג דיאמזה של הימלאיה (נפאל), אשר נשאר פעיל עד שהגיע לטמפרטורה של -16 ° C.

יש גם יתוש אפטרס (ללא כנפיים), בלגיה אנטארקטיקה, 2-6 מ"מ ארוכה, אנדמית לאנטארקטיקה. זהו החרק היחיד ביבשת וגם החיה היחידה בארץ בלבד.

בעלי חיים בעלי חוליות יכולים גם להיות psychrophilic. דוגמאות לכך כוללות מספר קטן של צפרדעים, צבי נחש המשתמשת הקפאה של המים התאיים (תאים חיצוניים) כאסטרטגית הישרדות כדי להגן על התאים שלה במהלך החורף.

הנמטודות של אנטארקטיקה Panagrolaimus davidi יכול לשרוד את הקפאה של מים תאיים ולאחר מכן לגדול בחזרה ולשכפל.

כמו כן הדגים של משפחת Channichthyidae אשר גרים במים הקרים של אנטארקטיקה ודרום אמריקה הדרומית, להשתמש חלבון נוגד קיפאון כדי להגן על התאים מפני הקפאה מוחלטת.

טמפרטורות צמיחה ואורגניזמים פסיכופיליים

הטמפרטורה המקסימלית (T_{מקסימום}) של צמיחה של אורגניזם הוא הגבוה ביותר כי זה יכול לסבול. בעוד הטמפרטורה האופטימלית (T_opt) של צמיחה הוא אחד שבו האורגניזם גדל מהר יותר.

זה נחשב בדרך כלל כי כל אורגניזמים לשרוד ולהתפתח בסביבות טמפרטורה נמוכה הם פסיכופיליים. עם זאת, כידוע, המונח פסיכופילי זה צריך להיות מיושם רק לאורגניזמים אשר T_{מקסימום} הוא 20 ° C (כלומר, הם לא יכולים לשרוד בטמפרטורות גבוהות).

מיקרואורגניזמים בודדו מאזורים קרים מאוד, אשר יכול לגדול בתנאי מעבדה בטמפרטורות מעל 20 מעלות צלזיוס, המציין כי למרות שהם מותאמים לטמפרטורות הנמוכות, אין להתייחס psychrophilic. מיקרואורגניזמים אלה נקראים "mesotolerantes", כלומר ממוצע טמפרטורות סובלניות.

Methanococcoides ברטון ו Methanogenium פריגידום אגם אייס

Methanococcoides ברטון הוא arc extophileile ו methanogenic מבודד אגם אייס באנטרקטיקה, שם הטמפרטורה נע בין 1 ל 2 ° C. עם זאת, במחקרי המעבדה נמצא כי T שלו_opt של צמיחה הוא 23 ° C ו T_{מקסימום}  הוא 28 ° C, אז זה לא צריך להיחשב פסיכופילי.

Methanogenium פריגידום הוא גם ארכאה מתנוגנית והלופילית (אשר סובל מלח באמצע), מבודד מאגם אייס עצמו ואשר במעבדה מציג T_opt  של 15 ° C ו T_{מקסימום} של 18 ° C, ניתן לסווג אותו כמו psicrófilo.

הפסיכופילי יכול להיחשב מ 'פריג'ידום זה צריך להיות מותאם טוב יותר לטמפרטורות נמוכות כי מ. בורטוני. עם זאת,, מ. בורטוני גדל מהר יותר מ 'פריג'ידום בטמפרטורות של 1 עד 2 מעלות צלזיוס באגם אייס.

נתונים אלה מצביעים על כך שישנם גורמים סביבתיים נוספים (ביוטיים ואביוטיים), בנוסף לטמפרטורה, המשפיעים על הגידול באוכלוסייה של מיקרואורגניזמים אלה בסביבתם הטבעית..

ההישרדות של אורגניזם בסביבה נתונה תלויה בשילוב של גורמים סביבתיים מרובים ולא על ההשפעה של רק אחד. מצד שני, כל מיקרואורגניזם יש דרישות ספציפיות (שונה מן הטמפרטורה), אשר משפיעים גם על הביצועים שלה.

במקרה של מ. בורטוני ו מ 'פריג'ידום, זה ידוע כי כל אחד משתמש שונים מקורות פחמן ואנרגיה: מ. בורטוני משתמשת מצעים מתילטים בזמן מ 'פריג'ידום השתמש H₂: CO₂ עבור הצמיחה שלך. אגם אייס הוא רווי עם מתאן, אשר מעדיף את הצמיחה של מ. בורטוני.

Sphingopyxis alaskensis ו haloarchaea

Sphingopyxis alaskensis הוא חיידק מבודד מן המים הימיים של חצי הכדור הצפוני, שבו טמפרטורות של 4 - 10 מעלות צלזיוס. מצד שני, haloarchaeas, אשר ארכאה מיושב מים רווי מלח, לגדול ב -20 ° C..

למרות שיש אוכלוסיות גבוהות בבתי הגידול הטבעי שלהם, אף אחד המיקרואורגניזמים האלה לא יכול להיות מעובד במעבדה ב פחות מ 4 ° C.

ללא שם: הפעל, ס 'אלסקנסיס יש T_{מקסימום} 45 מעלות צלזיוס ו haloarchaea יכול לגדול בטמפרטורות מעל 30 מעלות צלזיוס, ולכן הם לא יכלו להיחשב פסיכופילי. עם זאת, האוכלוסייה שלהם מותאמים היטב והם בשפע מאוד באזורים קרים מאוד.

מן האמור לעיל ניתן להניח כי ישנם גורמים סביבתיים מגבילים אחרים המשפיעים על הישרדותם של אורגניזמים אלה בבתי הגידול הטבעיים שלהם, והטמפרטורה אינה הגורם החשוב ביותר.

יישומים ביוטכנולוגיים

אנזימים של אורגניזמים פסיכופיליים מתאפיינים בפעילות גבוהה בטמפרטורות נמוכות ומתונות. בנוסף, אנזימים אלה יש יציבות תרמית ירודה.

מאפיינים אלה, האנזימים של אורגניזמים psychrophilic אטרקטיביים מאוד עבור יישום תהליכים שונים של תעשיית המזון, הרפואה, ביולוגיה מולקולרית, בתעשיית התרופות, בין היתר.

הפניות

1. Cavicchioli, R. (2015). על המושג פסיכופיל. כתב העת ISME, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. ו Deming, J. W. (2008). תפקידו של אקסופולימרים ב הסתגלות חיידקים לקרח הים. ב: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J. ו- C. ג 'ורג', C. reds) Psychrophiles: מן המגוון הביולוגי לביוטכנולוגיה. Springer-Verlag, Berlin, Germany, עמ ' 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). חרק חדש-סובלני שנמצא בקרחון ההימלאיה. טבע, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. מרז'ין, ר '(עורך). (2017). פסיכופילים: מן המגוון הביולוגי לביוטכנולוגיה. מהדורה שנייה. Springer Verlag, היידלברג, גרמניה. עמ ' 685.
5. Miteva, V. (2008). חיידקים בשלג וקרח. ב: Margesin, R. ו Schirmer, F. (עורכים) Psychrophiles: מן המגוון הביולוגי לביוטכנולוגיה. Springer Verlag, Heidelberg, Germany, pp. 31-50.
6. Price, P. B. (2000). בית גידול לפסיכופילים בקרח אנטארקטיקה עמוק. ההליכים של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה 97, 1247-1251.