PSICHOFILAI: CHARAKTERISTIKOS, TIPAI IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Psichrofilinę yra iš ekstremofilai pasižymi mažu potipis atlaikyti temperatūras, paprastai yra tarp -20 ° C ir 10 ° C, ir visam laikui užima šalto buveines. Šie organizmai paprastai yra bakterijos arba archaja, tačiau yra ir tokių metazoanų, kaip kerpės, dumbliai, grybeliai, nematodai ir net vabzdžiai bei stuburiniai gyvūnai.

Šalta aplinka dominuoja Žemės biosferoje ir ją kolonizuoja gausūs ir įvairūs mikroorganizmai, kurie vaidina potencialiai svarbų vaidmenį pasauliniuose biogeocheminiuose cikluose.

Lichen Xanthoria elegans yra gerai žinomas psichofilas, galintis fotosintezuoti net iki -24 ° C temperatūroje. Nuotrauka daryta Albertoje, Kanadoje. Šaltinis: Jasonas Hollingeris per https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg

Be to, kad psichofiliniai organizmai atlaiko žemą temperatūrą, jie turi būti pritaikyti ir prie kitų ekstremalių sąlygų, tokių kaip didelis slėgis, didelė druskų koncentracija ir didelė ultravioletinė spinduliuotė.

Psichofilinių organizmų charakteristikos

Buveinės

Pagrindinės psichofilinių organizmų buveinės yra:

-Poliarinė jūrinė aplinka.

-Banką ar jūros ledą.

-Poliarinė antžeminė aplinka.

-Didelio aukščio ir platumos ežerai.

-Sublacialiniai ežerai.

-Šaltieji Alpių regionai.

-Ledynų paviršiai.

-Poliarinės dykumos.

-Didelis vandenynas.

Adaptacijos

Psichofilai nuo užšalimo yra apsaugoti įvairiomis adaptacijomis. Vienas iš jų yra jų ląstelių membranų lankstumas, kurį jie pasiekia į savo lipidų membranų struktūrą įtraukdami didelį kiekį trumpųjų ir nesočiųjų riebiųjų rūgščių.

Šių riebalų rūgščių įsiskverbimas mažina lydymosi temperatūrą, tuo pačiu padidindamas jos sklandumą ir atsparumą.

Kitas svarbus psichofilų pritaikymas yra antifrizo baltymų sintezė. Šie baltymai palaiko kūno vandenį skystu pavidalu ir apsaugo DNR, kai temperatūra nukrenta žemiau vandens užšalimo taško. Jie taip pat apsaugo nuo ledo susidarymo ar perkristalinimo.

Psichofilų tipai ir pavyzdžiai

Vienaląsčiai organizmai

Vienaląsčių psichofilų įvairovė yra labai didele, tarp jų galime paminėti daugumos bakterijų linijas: Acidobakterijos, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 ir Planktomycetes.

Be to, Arkties, Antarktidos ir Alpių kriokonuose aptiktos proteobakterijos ir verrukomikrobijos. Jie taip pat buvo aptikti Grenlandijoje, Kanadoje, Tibete ir Himalajuose.

Tarp psichofilinių melsvabakterių randame Leptolvngbva, Phormidium ir Nostoc. Kitos paplitusios gentys yra vienaląsčiai „Aphanothece“, „Chroococcus“ ir „Charnaesiphon“, taip pat siūlinės „Oscillatoria“, „Microcoleus“, „Schizothrix“, „Anabaena“, „Calothrix“, „Crinalium“ ir „Plectonerna“.

Daugialąsteliniai organizmai

Tarp psichofilinių vabzdžių galime pavadinti Diamesa gentį iš Himalajų (Nepalas), kuri išlieka aktyvi, kol pasiekia –16 ° C temperatūrą.

Taip pat aptinkamas be sparno uodas, 2–6 mm ilgio „Belgica Antarctica“, endeminis Antarktidai. Tai vienintelis vabzdys žemyne ​​ir vienintelis išskirtinai sausumos gyvūnas.

2 pav. Aterinis uodas Belgica antarctica, endeminis Antarktidos vabzdys. Šaltinis: „Tasteofcrayons“ iš „Wikimedia Commons“

Stuburiniai gyvūnai taip pat gali būti psichofilai. Kai kuriuose pavyzdžiuose yra keletas varlių, vėžlių ir gyvatės, kurios naudoja tarpląstelinį vandens užšalimą (vanduo už ląstelių ribų) kaip išgyvenimo strategiją, kad apsaugotų savo ląsteles žiemą.

Antarktidos nematodas Panagrolaimus davidi gali išgyventi tarpląsteliniame vandens užšaldyme ir vėliau ataugti bei daugintis.

Taip pat Channichthyidae šeimos žuvys, gyvenančios šaltuose Antarktidos ir pietų Pietų Amerikos vandenyse, naudoja antifrizinius baltymus, kad apsaugotų savo ląsteles nuo visiško užšalimo.

Augimo temperatūra ir psichofiliniai organizmai

Maksimali organizmo augimo temperatūra (T _max ) yra aukščiausia, kurią jis gali toleruoti. Nors optimali temperatūra (T _opt ) augimui yra ta, kurioje organizmas auga greičiau.

Visi organizmai, išgyvenantys ir klestintys žemoje temperatūroje, paprastai laikomi psichofilais. Tačiau, kaip žinome, terminas psichofilas turėtų būti taikomas tik tiems organizmams, kurių T _max yra 20 ° C (tai yra, jie negali išgyventi aukštesnėje temperatūroje).

Mikroorganizmai buvo išskirti iš labai šaltų sričių, kurios gali augti laboratorinėmis sąlygomis aukštesnėje nei 20 ° C temperatūroje. Tai rodo, kad nors jie yra prisitaikę prie žemos temperatūros, jie neturėtų būti laikomi psichofilais. Šie mikroorganizmai vadinami „mezotolerantiškais“, tai yra, jie toleruoja vidutinę temperatūrą.

Metanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis yra bakterija, izoliuota nuo šiaurinio pusrutulio jūros vandenų, kur vyrauja 4–10 ° C temperatūra. Kita vertus, haloarchajos, archajos, gyvenančios vandenyje, labai prisotintuose druskos, auga -20 ° C temperatūroje.

Nepaisant to, kad natūralių buveinių populiacija yra aukšta, nė vienas iš šių mikroorganizmų negalėjo būti auginamas laboratorijoje žemesnėje kaip 4 ° C temperatūroje.

Savo ruožtu S. alaskensis T _max yra 45 ° C, o haloarchaea gali augti aukštesnėje nei 30 ° C temperatūroje, todėl jie negalėjo būti laikomi psichofiliniais. Tačiau jų populiacijos yra gerai prisitaikiusios ir labai gausios ypač šaltose vietose.

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, galime manyti, kad yra ir kitų ribojančių aplinkos veiksnių, turinčių įtakos šių organizmų išlikimui natūraliose buveinėse, o temperatūra nėra didžiausio svorio faktorius.

Biotechnologinės priemonės

Psichofilinių organizmų fermentams būdingas didelis aktyvumas žemoje ir vidutinėje temperatūroje. Be to, šie fermentai turi silpną šiluminį stabilumą.

Dėl šių savybių psichofilinių organizmų fermentai yra labai patrauklūs, kad būtų naudojami įvairiuose procesuose maisto pramonėje, medicinoje, molekulinėje biologijoje, farmacijos pramonėje ir kt.

Nuorodos

1. Cavicchioli, R. (2015). Apie psichofilo sąvoką. ISME žurnalas, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. ir Deming, JW (2008). Eksopolimerų vaidmuo mikrobų adaptacijoje prie jūros ledo. In: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. ir Gerday, C. red.) Psichofilai: nuo biologinės įvairovės iki biotechnologijų. „Springer-Verlag“, Berlynas, Vokietija, p. 247–264.
3. Kohshima, S. (1984). Naujas šalčiui atsparus vabzdys, rastas Himalajų ledyne. „Nature“, 310 (5974), 225–227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (redaktorius). (2017 m.). Psichofilai: nuo biologinės įvairovės iki biotechnologijų. Antrasis leidimas. „Springer Verlag“, Heidelbergas, Vokietija. psl. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bakterijos sniege ir lede. In: Margesin, R. ir Schirmer, F. (ed.) Psichofilai: nuo biologinės įvairovės iki biotechnologijų. „Springer Verlag“, Heidelbergas, Vokietija, p. 31-50.
6. Kaina, PB (2000). Psichofilų buveinė giliuose Antarkties leduose. Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos leidiniai 97, 1247–1251.