De psychrofielen Ze zijn een subtype van de Extremofiele organismen die worden gekenmerkt door het weerstaan van lage temperaturen, doorgaans tussen -20 ° C en 10 ° C, en door permanent koude habitats te bezetten. Deze organismen zijn meestal bacteriën of archaea, maar er zijn metazoanen zoals korstmossen, algen, schimmels, nematoden en zelfs insecten en gewervelde dieren..
Koude omgevingen domineren de biosfeer van de aarde en worden gekoloniseerd door overvloedige en diverse micro-organismen die een potentieel cruciale rol spelen in wereldwijde biogeochemische cycli..
Naast het weerstaan van lage temperaturen, moeten psychrofiele organismen ook worden aangepast aan andere extreme omstandigheden, zoals hoge drukken, hoge zoutconcentraties en hoge ultraviolette straling..
Artikel index
De belangrijkste habitats van psychrofiele organismen zijn:
-Polar mariene omgevingen.
-Pakijs of zee-ijs.
-Polaire terrestrische omgevingen.
-Meren van grote hoogte en breedtegraad.
-Subglaciale meren.
-Koude alpine streken.
-Gletsjeroppervlakken.
-Polar woestijnen.
-Diepe oceaan.
Psychrofielen worden door verschillende aanpassingen tegen bevriezing beschermd. Een daarvan is de flexibiliteit van hun celmembranen, die ze bereiken door een hoog gehalte aan korte en onverzadigde vetzuren op te nemen in de structuren van hun lipidemembranen..
Het effect van de opname van deze vetzuren is om het smeltpunt te verlagen, terwijl de vloeibaarheid en weerstand worden verhoogd..
Een andere belangrijke aanpassing van psychrofielen is de synthese van antivrieseiwitten. Deze eiwitten houden het lichaamswater vloeibaar en beschermen het DNA wanneer de temperatuur onder het vriespunt van water daalt. Ze voorkomen ook dat ijsvorming of herkristallisatie optreedt.
De diversiteit van eencellige psychrofielen is erg groot, waaronder we leden van de meeste bacteriële lijnen kunnen noemen: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 en Planctomycetes.
Bovendien zijn Proteobacteria en Verrucomicrobia gedetecteerd in het noordpoolgebied, antarctica en in alpiene cryoconen. Ze zijn ook aangetroffen in Groenland, Canada, Tibet en de Himalaya..
Onder de psychrofiele cyanobacteriën vinden we Leptolvngbva, Phormidium en Nostoc. Andere veel voorkomende geslachten zijn eencellig Aphanothece, Chroococcus Y Charnaesiphon, en het filamenteuze Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium Y Plectonerna.
Onder de psychrofiele insecten kunnen we het geslacht noemen Diamesa uit de Himalaya (Nepal), die actief blijft tot een temperatuur van -16 ° C.
Er is ook de apterusmug (zonder vleugels), België Antarctica, 2-6 mm lang, endemisch voor Antarctica. Dit is het enige insect op het continent en tevens het enige uitsluitend landdier.
Gewervelde dieren kunnen ook psychrofielen zijn. Enkele voorbeelden zijn een klein aantal kikkers, schildpadden en een slang die het invriezen van extracellulair water (water buiten de cellen) gebruiken als overlevingsstrategie om hun cellen tijdens de winter te beschermen..
De Antarctische nematode Panagrolaimus davidi kan het bevriezen van intracellulair water overleven en vervolgens opnieuw groeien en zich voortplanten.
Ook de vissen van de familie Channichthyidae -die in de koude wateren van Antarctica en zuidelijk Zuid-Amerika leven- gebruiken antivriesproteïnen om hun cellen te beschermen tegen volledige bevriezing..
De maximale temperatuur (Tmax. hoogte) de groeisnelheid van een organisme is de hoogste die het kan verdragen. Terwijl de optimale temperatuur (Topt) groei is die waarin het organisme sneller groeit.
Alle organismen die overleven en gedijen in omgevingen met lage temperaturen, worden over het algemeen als psychrofielen beschouwd. Echter, zoals we weten, de term psychrofiel mag alleen worden toegepast op die organismen waarvan de Tmax. hoogte is 20 ° C (dat wil zeggen, ze kunnen hogere temperaturen niet overleven).
Micro-organismen zijn geïsoleerd uit zeer koude gebieden, die kunnen groeien in laboratoriumomstandigheden bij temperaturen boven 20 ° C, wat aangeeft dat ze, hoewel ze zijn aangepast aan lage temperaturen, niet als psychrofielen moeten worden beschouwd. Deze micro-organismen worden "mesotolerant" genoemd, dat wil zeggen dat ze gemiddelde temperaturen verdragen.
Methanococcoides burtonii het is een Extremofiele en methanogene archaea geïsoleerd uit Ace Lake op Antarctica, waar de temperatuur tussen de 1 en 2 ° C ligt. In laboratoriumstudies werd echter vastgesteld dat zijn Topt groeisnelheid is 23 ° C en de Tmax. hoogte is 28 ° C, dus het moet niet als psychrofiel worden beschouwd.
Methanogenium frigidum Het is ook een methanogene en halofiele archaea (die zout in het medium verdraagt), geïsoleerd uit Lake Ace zelf en die in het laboratorium een Topt 15 ° C en een Tmax. hoogte van 18 ° C, waardoor het als psychrofiel kan worden geclassificeerd.
Men zou kunnen denken dat het psychrofiel is M. frigidum beter aangepast moeten zijn aan lage temperaturen dan M. burtonii. Echter, M. burtonii groeit sneller dan M. frigidum bij temperaturen van 1 tot 2 ° C in Ace Lake.
Deze gegevens geven aan dat er naast temperatuur nog andere omgevingsfactoren (biotisch en abiotisch) zijn die de populatiegroei van deze micro-organismen in hun natuurlijke habitat beïnvloeden..
Het voortbestaan van een organisme in een bepaalde omgeving hangt af van de combinatie van meerdere omgevingsfactoren en niet van het effect van slechts één. Aan de andere kant heeft elk micro-organisme specifieke vereisten (verschillend van temperatuur), die ook van invloed zijn op de prestaties..
In het geval van M. burtonii Y M. frigidum, Van elk is bekend dat ze verschillende bronnen van koolstof en energie gebruiken: M. burtonii gebruikt gemethyleerde substraten, terwijl M. frigidum gebruik Htwee:COtwee voor hun groei. Ace Lake is verzadigd met methaan, wat de groei van M. burtonii.
Sphingopyxis helaas het is een bacterie die wordt geïsoleerd uit de zeewateren van het noordelijk halfrond, waar temperaturen van 4 - 10 ° C heersen. Aan de andere kant groeien haloarchaea's, die archaea zijn die in sterk verzadigde wateren met zout leven, bij een temperatuur van -20 ° C..
Ondanks dat ze hoge populaties hebben in hun natuurlijke habitat, zijn geen van deze micro-organismen gekweekt in het laboratorium onder 4 ° C..
Tegelijkertijd, S. alaskensis heeft een Tmax. hoogte 45 ° C en haloarchaea kunnen groeien bij temperaturen boven 30 ° C, dus ze kunnen niet als psychrofiel worden beschouwd. Hun populaties zijn echter goed aangepast en zijn zeer talrijk in extreem koude gebieden..
Uit het bovenstaande kunnen we aannemen dat er andere beperkende omgevingsfactoren zijn die het voortbestaan van deze organismen in hun natuurlijke habitat beïnvloeden, en temperatuur is niet de factor met het grootste gewicht..
De enzymen van psychrofiele organismen worden gekenmerkt door een hoge activiteit bij lage en gematigde temperaturen. Bovendien hebben deze enzymen een slechte thermische stabiliteit..
Door deze eigenschappen zijn de enzymen van psychrofiele organismen zeer aantrekkelijk om toegepast te worden in diverse processen in onder meer de voedingsindustrie, geneeskunde, moleculaire biologie, de farmaceutische industrie..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.