תרמופיליים אופייניים, סיווג וסביבות

ה תרמופיליים הם תת-סוג של extremophiles מתאפיין בטמפרטורות גבוהות לסבול, בין 50 ° C ו- 75 ° C, אם משום ערכים אלה של הטמפרטורה נשמרים בסביבות קיצוניות אלה, או כי לעתים קרובות להגיע.

אורגניזמים תרמופיליים הם בדרך כלל חיידקים או ארכאות, אולם ישנם מטאזואנים (אורגניזמים איקריוטים שהם הטרוטרופיים ורקמות), המתפתחים גם במקומות חמים.

אורגניזמים ימיים הקשורים בסימביוזה עם חיידקים thermophilic, ניתן להתאים לטמפרטורות גבוהות אלה ידועים גם וגם פיתחו מנגנונים ביוכימיים כמו המוגלובין שונה, נפח דם גבוה, בין היתר, המאפשרים להם לסבול את הרעילות של סולפידים ותרכובות של גופרית.

הוא האמין כי prokaryotes thermophilic היו התאים הפשוטים הראשונים באבולוציה של החיים וכי הם מיושבים מקומות עם פעילות געש ו גייזרים באוקיינוסים.

דוגמאות של אורגניזמים thermophilic כגון אלה המתגוררים בסמוך פתחי הידרותרמיות או פתחים בתחתית האוקיינוס, כמו חיידקי Methanogenic (מתאן לייצור) ו תולעים טבעתיות Riftia pachyptila.

בתי גידול עיקריים שבהם thermophiles ניתן למצוא הם:

• סביבות הידרותרמיות יבשתי.
• סביבות הידרותרמיות הימיות.
• מדבריות חמות.

אינדקס

• 1 תכונות של אורגניזמים thermophilic
  • 1.1 תכונות ייחודיות של אורגניזמים thermophilic
• 2 סיווג של אורגניזמים thermophilic
• 3 אורגניזמים תרמופיליים וסביבותיהם
  • 3.1 סביבה הידרותרמית
  • 3.2 דוגמאות לאורגניזמים המאכלסים סביבות הידרותרמיות ארציות
  • 3.3 חיידקים
  • 3.4 קשתות
  • 3.5 אוקריוטים
  • 3.6 סביבות הידרותרמיות הימיות
  • 3.7 דוגמאות של בעלי חיים הקשורים לסביבות הידרותרמיות ימיות
  • 3.8 מדבריות חמות
  • 3.9 סוגי מדבריות
  • 3.10 דוגמאות לאורגניזמים מדבריים תרמופיליים
• 4 הפניות

מאפיינים של אורגניזמים thermophilic

טמפרטורה: גורם אבוטי קריטי להתפתחות מיקרואורגניזמים

טמפרטורה היא אחד הגורמים הסביבתיים העיקריים התנאי את הצמיחה ואת הישרדותם של יצורים חיים. לכל מין יש טווח של טמפרטורות שביניהן הוא יכול לשרוד, עם זאת, יש לו צמיחה אופטימלית ופיתוח בטמפרטורות מסוימות.

קצב הצמיחה של כל אורגניזם יכול לבוא לידי ביטוי בצורה גרפית לעומת הטמפרטורה, קבלת ערכים המתאימים לטמפרטורות קריטי קריטי (מינימום, אופטימום ומקסימום)..

טמפרטורות מינימום

בטמפרטורות המינימום של צמיחה של אורגניזם, ירידה של נזילות של הממברנה הסלולרית קורה ותהליכי התחבורה והחלפת חומרים, כמו כניסה של חומרים מזינים ויציאה של חומרים רעילים יכול לעצור.

בין הטמפרטורה המינימלית לבין הטמפרטורה האופטימלית, קצב הגידול של מיקרואורגניזמים עולה.

טמפרטורה אופטימלית

בטמפרטורה אופטימלית, תגובות מטבוליות להתרחש עם יעילות מקסימלית האפשרית.

טמפרטורה מקסימלית

מעל הטמפרטורה האופטימלית, קיימת ירידה בשיעור הצמיחה לטמפרטורה המקסימלית שניתן לסבול על ידי כל אורגניזם.

בטמפרטורות גבוהות אלה לפגל ו להשבית חלבונים ואנזימים מבניים ותפקודיים, ובכך לאבד התצורה הגיאומטרית שלהם המרחבית בפרט, נקרע קרום ציטופלסמית ואת תמס תרמית או קרע מתרחשת על ידי חום.

לכל מיקרואורגניזם יש טמפרטורות מינימליות, אופטימליות ומקסימליות של פעולה ופיתוח. Thermophiles יש ערכים גבוהים במיוחד בשלוש טמפרטורות אלה.

תכונות ייחודיות של אורגניזמים thermophilic

• אורגניזמים thermophilic יש שיעורי צמיחה גבוהים, אך קצר פעמים בחיים.
• יש להם הרבה שומנים או שרשרת ארוכה של שומנים רוויים בקרום התא שלהם; זה סוג של שומנים רוויים מסוגלים לקלוט חום וללכת למצב נוזלי בטמפרטורות גבוהות (להמיס), מבלי להרוס.
• החלבונים המבניים והפונקציונליים יציבים מאוד מפני חום (תרמוסטאבל), באמצעות קשרים קוולנטיים וכוחות מיוחדים בין-מולקולריים הנקראים כוחות פיזור של לונדון.
• יש להם גם אנזימים מיוחדים כדי לשמור על תפקוד מטבולי בטמפרטורות גבוהות.
• זה ידוע כי מיקרואורגניזמים thermophilic אלה יכולים להשתמש גופריתי ותרכובות גופרית שופע באזורים וולקניים, כמו מקורות של חומרים מזינים כדי להמיר אותם לתוך חומר אורגני.

סיווג של אורגניזמים thermophilic

אורגניזמים תרמופיליים ניתן לחלק לשלוש קטגוריות רחבות:

• Thermophiles מתון, (אופטימלי בין 50-60 מעלות צלזיוס).
• אקסטרים thermophiles (אופטימלי קרוב ל 70 מעלות צלזיוס).
• Hyperthermophiles (אופטימלי קרוב ל 80 מעלות צלזיוס).

אורגניזמים תרמופיליים וסביבותיהם

סביבות הידרותרמיות יבשתי

אתרים הידרותרמיות נפוצים להפליא ומופצים באופן נרחב. הם יכולים להיות מחולקים באופן כללי לאלה הקשורים באזורים וולקניים ואלה שאינם..

סביבות הידרותרמיות שיש טמפרטורות גבוהות קשורות בדרך כלל עם תכונות וולקניות (דודים, כישלונות, מגביל לוחות הטקטוניים, אגני קשת אחורית), אשר מאפשרים את המהלך מאגמה עד לעומק שבו הוא יכול לתקשר ישירות עם מי תהום עמוק.

כתמים חמים גם מלווה לעתים קרובות מאפיינים אחרים שהופכים את החיים קשים, כגון pH, חומר אורגני, הרכב כימי מליחות קיצוניים..

תושבי הסביבה הידרותרמית הארצית, אם כן, שורדים בנוכחותם של כמה תנאים קיצוניים. אורגניזמים אלה ידועים בשם polyextramophiles.

דוגמאות לאורגניזמים המאכלסים סביבות הידרותרמיות ארציות

אורגניזמים השייכים לשלושת התחומים (eukaryotes, bacteria and archaea) זוהו בסביבות הידרותרמיות יבשתיים. המגוון של אורגניזמים אלה נקבע בעיקר על ידי הטמפרטורה.

בעוד מגוון רחב של סוגי חיידקים ששוכן סביבות thermophilic בינוני, photoautotrophs עלול להשתלט על המבנים קהילתי טופס מיקרוביאליים כגון "מחצלות" או "שטיח" מקרוסקופית.

אלה "שטיחי הפוטוסינתזה" נוכחים על פני השטח של מעיינות חמימות הניטראליות ביותר בסיסיות (pH הגדול מ 7.0) בטמפרטורות שבין 40-71 מעלות צלזיוס, עם כחוליות הוקמו כפי מפיקים גדולים דומיננטיים.

מעל 55 מעלות צלזיוס, שטיחים פוטוסינתטיים מיושבים בעיקר על ידי cyanobacteria תאיים כגון סינצ'וקוקוס sp.

חיידקים

שטיחים מיקרוביאליים פוטוסינתטיים עשויים להיות מיושבים בעיקר על ידי חיידקים של הגנרל כלורופלקסוס ו רוזפלקסוס, שני חברי Chloroflexales סדר.

כאשר הם קשורים עם cyanobacteria, המין של כלורפלקסוס ו רוזפלקסוס לגדול בצורה אופטימלית בתנאים photheterotrophic.

אם ה- pH הוא חומצה, הגנרלה שכיחה Acidiosphaera, Acidiphilium, Desulfotomaculum, Hydrogenobaculum, Methylokorus, Sulfobacillus Thermoanaerobacter, Thermodesulfobium ו Thermodesulfator.

ב hyperthermophilic מקורות (בין 72-98 ° C) ידוע כי פוטוסינתזה לא מתרחשת, אשר מאפשר את הדומיננטיות של chemolithaautotrophic חיידקים.

האורגניזמים האלה שייכים לאקוויפיק, והם קוסמופוליטיים; יכול לחמצן מימן או גופרית מולקולרית עם חמצן כמו acceptor אלקטרונים לתקן פחמן דרך הפחתת tricarboxylic חומצה (rTCA) מסלול.

קשתות

רוב ארכאה מעובדים ולא מעובדים המזוהים בסביבות תרמיות ניטראליות וסביבות אלקליין שייכות לביתן Crenarchaeota.

מינים כמו תוויות תרמופיליות, אגרגטים תרמוספאריים o סטרריה הידרוגנופילית ניטרוסקלדוס צהובה, להתרבות מתחת 77 ° C ו Thermoproteus neutrophilus, Vulcanisaeta distributa, תרמופילם pendens, Aeropyruni pernix, Desulfurococcus mobilis ה Ignisphaera, בטמפרטורות גבוהות מ 80- מעלות צלסיוס.

בסביבות חומציות, יש archaea של gena: Sulfolobus, Sulfurococcus, Metallosphaera, Acidianus, Sulphurisphaera, Picrophilus, Thermoplasma, ולאחר מכן ו גלדיבירגה.

אוקריוטים

בתוך eukaryotes של מקורות ניטרליים אלקליין ניתן לצטט Thermomyces lanuginosus, תרמופילום Scytalidium, תרמית Echinamoeba, therminilia מרינמובה ו אורמובה פוניארוליה.

במקורות חומצה ניתן למצוא את הז'אנרים: Pinnularia, Cyanidioschyzon, ציאנידיום o גאלדיריה.

סביבות הידרותרמיות הימיות

עם טמפרטורות הנעות בין 2 ° C מעל 400 מעלות צלזיוס, במשך כמה אלפי פאונד לאינץ 'מרובע (psi), וכן ריכוזים גבוהים של מימן גופרתי רעילים (pH 2.8), פתחי הידרותרמיות-ים עמוק אולי את הסביבות הקיצוניות ביותר על הפלנטה שלנו.

במערכת האקולוגית הזו חיידקים לשמש הקישור התחתון של שרשרת המזון, הנובע אנרגיה חום גיאותרמיים שלה וכימיקלים שנמצאים בפנים עמוק של כדור הארץ.

דוגמאות של חיות הקשורות בסביבות הידרותרמיות ימיות

החיית החיבור למקורות או פתחי האוורור הללו מגוונים מאוד, והיחסים הקיימים בין המינים השונים עדיין אינם מובנים במלואם.

בין המינים אשר היו מבודדים הן חיידקים ו archaea. לדוגמה, ארכאה של הסוג בודדו Methanococcus, Methanopyus ו חיידקים thermobilic אנאירובית של הסוג קמיניבקטר.

חיידקים להתפתח biofilms כי להאכיל על אורגניזמים מרובים כגון amphipods, copepods, חלזונות, סרטנים שרימפס, תולעים צינורי, דגים תמנונים.

פנורמה נפוצה מורכבת של הצטברות של מולים, בתרמופילוס תרמופילוס, של יותר מ 10 ס"מ אורך, אשר מצטופפים סדקים של לבה בזלתית. אלה בדרך כלל מלווה סרטנים רבים של גלפגוס (מונודופסיס).

אחד האורגניזמים היוצאי דופן ביותר שנמצאו הוא התולעת הצינורית Riftia pachyptila, אשר ניתן לקבץ כמויות גדולות להגיע לגדלים קרוב ל 2 מטר.

אלה תולעים צינורי אין פה, בטן או פי הטבעת (כלומר, אין להם מערכת העיכול); הם תיק סגור לחלוטין, ללא כל פתח לסביבה החיצונית.

צבע אדום בהיר של העט בקצה נובע בשל נוכחותו של המוגלובין תאיים. מימן גופרתי הוא מועבר דרך קרום התא הקשורים נימים של העט הזה, ודרך המוגלובין תאיים הוא מגיע "רקמה" מיוחדים בשם trophosome, המורכב כולו חיידקים chemosynthetic סימביוטית.

ניתן לומר כי לתולעים אלו יש "גן" פנימי של חיידקים המזינים על מימן גופרתי ומספקים את ה"מזון "לתולעת, הסתגלות יוצאת דופן.

מדבריות חמות

המדבריות החמות מכסות בין 14 ל -20% משטח כדור הארץ, כ-19-25 מיליון ק"מ.

המדבריות החמות ביותר, כמו סהרה של צפון אפריקה ומדבריות הדרום-מערביות של ארה"ב, מקסיקו ואוסטרליה, נמצאות בכל האזורים הטרופיים בחצי הכדור הצפוני ובחצי הכדור הדרומי (בין 10 ל -30 מעלות בערך) 40 ° רוחב).

סוגי מדבריות

המאפיין המגדיר של מדבר חם הוא צחיחות. על פי הסיווג האקלימי של Koppen-Geiger, המדבריות הם אזורים עם משקעים שנתיים של פחות מ -250 מ"מ.

עם זאת, משקעים שנתיים יכולים להיות מדד מטעה, שכן אובדן מים הוא גורם מכריע בתקציב המים.

לפיכך, ההגדרה המדברית של תוכנית האו"ם לאיכות הסביבה היא גירעון לחות שנתי בתנאי אקלים רגילים, כאשר פוטנציאל האידוי (PET) גדול פי חמישה מממוצע המשקעים (P).

גבוה PET שוררת במדבריות חם בגלל, בשל העדר כיסוי ענן, קרינה השמש מתקרבת למקסימום באזורים צחיחים.

המדבריות ניתן לחלק לשני סוגים לפי רמת הצחיחות שלהם:

• Hyperáridos: עם מדד של צחיחות (P / PET) פחות מ 0.05.
• צבירה: עם מדד בין 0.05 לבין 0.2.

המדבריים נבדלים מאדמות צחיחות צחיחות (P / PET 0.2-0.5) ואדמה יבשה יבשה יבשה (0.5-0.65).

במדבריות יש מאפיינים חשובים אחרים, כגון שינויי הטמפרטורה החזקים והמליחות הגבוהה של קרקעותיהם.

מצד שני, מדבר קשור בדרך כלל עם דיונות וחול, עם זאת, תמונה זו מתאימה רק 15-20% של כולם; הנופים הסלעיים וההרים הם סביבות המדבר השכיחות ביותר.

דוגמאות לאורגניזמים תרמופיליים של המדבר

לתושבי המדבריות, שהם תרמופילים, יש שורה של הסתגלויות להתמודד עם המצוקות הנובעות מחוסר גשם, טמפרטורות גבוהות, רוחות, מליחות, ועוד..

הצמחים xerophite פיתחו אסטרטגיות כדי למנוע נפיחות ולאחסן מים רבים ככל האפשר. עסיסי או עיבוי של גבעולים ועלים, הוא אחד האסטרטגיות הנפוצות ביותר.

זה ניכר במשפחת קקטאסי, שם העלים השתנו גם בצורה של קוצים, הן כדי למנוע evapotranspiration להדוף אוכלי עשב.

המין ליתופס או צמחים אבן, יליד המדבר של נמיביה, גם מפתחת בשרנות, אבל במקרה זה הצמח גדל בגובה הקרקע, להסוות את עצמו עם האבנים שמסביב.

מאידך גיסא, בעלי החיים המתגוררים בבתי גידול קיצוניים אלה מפתחים כל מיני סוגים של הסתגלות, החל פיזיולוגית לאתולוגית. לדוגמה, מה שנקרא חולדות קנגורו להציג נפח נמוך, נפח השתנה נמוכה, ובעלי חיים אלה הם יעילים מאוד בסביבת המים שלהם נדיר..

מנגנון נוסף להפחתת אובדן מים הוא העלייה בטמפרטורת הגוף; לדוגמה, את טמפרטורת הגוף של גמלים מנוחה עשוי להגדיל בקיץ מ 34 מעלות צלזיוס מעל 40 מעלות צלזיוס.

לטמפרטורות הטמפרטורה חשיבות רבה בשימור מים, וזאת בשל הסיבות הבאות:

• העלייה בטמפרטורת הגוף פירושה חום מאוחסן בגוף במקום לפזר דרך אידוי של מים. מאוחר יותר, בלילה, עודף חום ניתן לגרש ללא מים.
• רווח החום של הסביבה החמה פוחת, כי שיפוע הטמפרטורה מצטמצם.

דוגמה נוספת היא חולדה חול (פסמיס אובסוס), אשר פיתחה מנגנון העיכול המאפשר להם להאכיל רק על צמחים המדבר של משפחת Chenopodiaceae, אשר מכילים כמויות גדולות של מלחים בעלים.

ההתאמות האתיות (ההתנהגותיות) של בעלי החיים המדבריים הן רבות, אך אולי המובהקות ביותר מרמזת על מחזור מחזור הפעילות.

בדרך זו, בעלי חיים אלה הופכים לפעילים בשקיעה (פעילות לילית) ומפסיקים להיות עם שחר (מנוחה בשעות היום), החיים הפעילים שלהם לא חופפים את השעות החמות ביותר.

הפניות

1. בייקר-אוסטין, ג 'ודופסון, מ' (2007). החיים חומצה: הומיאוסטזיס pH ב acidophiles. מגמות במיקרוביולוגיה 15, 165-171.
2. Berry, J.A. ו Bjorkman, 0. (1980). תגובה פוטוסינתטית והתאמה לטמפרטורה בצמחים גבוהים יותר. סקירה שנתית של פיזיולוגיה של הצמח 31, 491-534.
3. Brock, T.D. (1978). תרמופיליות מיקרואורגניזמים החיים בטמפרטורות גבוהות. ספרינגר-ורלאג, ניו-יורק, 378 עמ '.
4. קמפוס, V.L., Escalante, ג ', Jafiez, ג', Zaror, C.A. ו Mondaca, A.M. (2009), בידוד של חימצון-חיידקים מן biofilm טבעי הקשורים סלעי וולקני של המדבר אטקמה, צ 'ילה. כתב העת של מיקרוביולוגיה בסיסית 49, 93-97.
5. Cary, C.S, Shank, T. and Stein, J. (1998). תולעים לטבול בטמפרטורות קיצוניות. טבע 391, 545-546.
6. שבדאלדון, פ, דזברויארס, ד 'וילדפרס, י. (1992). קצת כמו חם ... וכמה כמו זה אפילו חם יותר. טבע 359, 593-594.
7. איבנרי, מ, לאנג, 01., שולץ, א.ד., בושצ'בום, א'וקאפן, ל'(1975). מנגנונים מסתגלים במפעלי המדבר. ב: Vemberg, F.J. (עורכים) הסתגלות פיזיולוגית לסביבה. Intext Press, Platteville, LISA, pp. 111-129.
8. גיבסון, א. (1996). מבנה פונקציה היחסים של צמחי מדבר חמים. Springer, Germany, Heidelberg, 216 עמ '.
9. גוטרמן, י. (2002). הישרדות אסטרטגיות של צמחים במדבר השנתי. Springer, Berlin, Germany, 368 עמ '.
10. Lutz, R.A. (1988). פיזור של אורגניזמים בים עמוק פתחי הידרותרמיות: סקירה. חוק Oceanologica 8, 23-29.
11. Lutz, R.A., Shank, T.M., Fornari, D.J., Haymon, R.M, Lilley, M., Von Damm, K.L. and Desbruyeres, D. (1994). צמיחה מהירה של פתחי אוורור. טבע 371, 663-664.
12. Rhoads, D.C, Lutz, R.A, Revelas, E.C. ו Cerrato, R.M. (1981). גידול של bivalves בים עמוק פתחי הידרותרמה לאורך השבר גלפגוס. מדע 214, 911-913.
13. נוי-מאיר (1973). מערכות אקולוגיות במדבר: סביבה ומפיקים. סקירה שנתית של מערכות אקולוגיות 4, 25-51.
14. ויגל, ג 'יי ואדמס, M.W.W. (1998). תרמופיליים: מפתחות האבולוציה המולקולרית ומקור החיים. טיילור ופרנסיס, לונדון, 346 עמ '.