PSYKROFILER: EGENSKAPER, TYPER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

De psykrofile er en subtype av ekstremofile kjennetegn ved lave motstandstemperaturer, vanligvis mellom -20 ° C og 10 ° C, og som permanent opptar kalde naturtyper. Disse organismer er vanligvis bakterier eller archaea, men det er metazoans som lav, alger, sopp, nematoder og til og med insekter og virveldyr.

Kalde miljøer dominerer jordas biosfære og koloniseres av rikelig og mangfoldig mikroorganismer som spiller potensielt kritiske roller i globale biogeokjemiske sykluser.

Lichen Xanthoria elegans er en kjent psykrofil som kan fotosynteses ved temperaturer helt ned til -24 ° C. Fotografi tatt i Alberta, Canada. Kilde: Jason Hollinger via https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg

I tillegg til å motstå lave temperaturer, må psykrofile organismer også tilpasses andre ekstreme forhold, for eksempel høyt trykk, høye konsentrasjoner av salter og høy ultrafiolett stråling.

Kjennetegn på psykrofile organismer

Habitats

De viktigste habitatene for psykrofile organismer er:

-Polare marine miljøer.

-Bank eller havis.

-Polare landmiljøer.

-Sjøer i stor høyde og breddegrad.

-Subglacial innsjøer.

-Kaldte alpine regioner.

-Overflater av breer.

-Polare ørkener.

-Dypt hav.

tilpasninger

Psykrofiler er beskyttet mot frysing ved forskjellige tilpasninger. En av dem er fleksibiliteten til cellemembranene deres, som de oppnår ved å inkludere et høyt innhold av korte og umettede fettsyrer i strukturene til lipidmembranene deres.

Effekten av inkorporeringen av disse fettsyrene er reduksjonen av smeltepunktet, og øker samtidig dens flytbarhet og dens motstand.

En annen viktig tilpasning av psykrofiler er syntesen av frostvæskeproteiner. Disse proteinene holder kroppsvann i flytende tilstand og beskytter DNA når temperaturer faller under frysepunktet til vann. De forhindrer også isdannelse eller omkrystallisering.

Typer psykrofiler og eksempler

Enscellulære organismer

Mangfoldet av encellede psykrofiler er veldig stort, blant disse kan vi nevne medlemmer av de fleste bakterier: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 og Planctomycetes.

I tillegg er Proteobacteria og Verrucomicrobia blitt påvist i Arktis, Antarktis og alpine kryokoner. De er også påvist på Grønland, Canada, Tibet og Himalaya.

Blant de psykrofile cyanobakteriene finner vi Leptolvngbva, Phormidium og Nostoc. Andre vanlige slekter er den encellede Afanothece, Chroococcus og Charnaesiphon, og den trådformede Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium og Plectonerna.

Flercellede organismer

Blant de psykrofile insektene kan vi nevne slekten Diamesa fra Himalaya (Nepal), som forblir aktiv til den når en temperatur på -16 ° C.

Også funnet er den vingeløse myggen, Belgica Antarktis, 2–6 mm lang, endemisk til Antarktis. Dette er det eneste insektet på kontinentet og også det eneste utelukkende landdyret.

Figur 2. Den apteriske myggen Belgica antarktis, et endemisk insekt av Antarktis. Kilde: Tasteofcrayons, fra Wikimedia Commons

Virveldyr kan også være psykrofile. Noen eksempler inkluderer et lite antall frosker, skilpadder og en slange som bruker fryser uten vann (vann utenfor celler) som en overlevelsesstrategi for å beskytte cellene sine om vinteren.

Den antarktiske nematoden Panagrolaimus davidi kan overleve frysing av intracellulært vann og deretter vokse og reprodusere.

Også fiskene fra familien Channichthyidae - som lever i det kalde vannet i Antarktis og Sør-Amerika - bruker frostvæskeproteiner for å beskytte cellene sine mot fullstendig frysing.

Veksttemperaturer og psykrofile organismer

Den maksimale veksttemperaturen ( _Tmax ) for en organisme er den høyeste den tåler. Mens den optimale temperaturen (T _opt ) for vekst er den der organismen vokser raskere.

Alle organismer som overlever og trives i lave temperaturmiljøer blir generelt sett på som psykrofile. Imidlertid, som vi vet, skal begrepet psykrofil bare brukes på de organismer som har _{Tmax på} 20 ° C (det vil si at de ikke kan overleve ved høyere temperaturer).

Mikroorganismer er blitt isolert fra veldig kalde områder, som kan vokse under laboratorieforhold ved temperaturer over 20 ° C, noe som indikerer at selv om de er tilpasset lave temperaturer, bør de ikke betraktes som psykrofile. Disse mikroorganismene kalles "mesotolerante", det vil si at de tåler middels temperatur.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis er en bakterie isolert fra det marine vannet på den nordlige halvkule, der temperaturer på 4 - 10 ° C råder. På den annen side vokser haloarchaeas, som er archaea som bebor vann som er svært mettet med salt, ved -20 ° C temperatur.

Til tross for at de har høye bestander i sine naturlige leveområder, kunne ingen av disse mikroorganismer dyrkes på laboratoriet ved mindre enn 4 ° C.

På sin side har S. alaskensis en T _max på 45 ° C og haloarchaea kan vokse ved temperaturer over 30 ° C, slik at de ikke kan betraktes som psykrofile. Populasjonene deres er imidlertid godt tilpasset og er veldig rikelig i ekstremt kalde områder.

Fra det ovennevnte kan vi anta at det er andre begrensende miljøfaktorer som påvirker overlevelsen av disse organismene i deres naturlige leveområder, og temperaturen er ikke den faktoren som har størst vekt.

Bioteknologiske anvendelser

Enzymene til psykrofile organismer er preget av høy aktivitet ved lave og moderate temperaturer. I tillegg har disse enzymene dårlig termisk stabilitet.

På grunn av disse egenskapene er enzymene til psykrofile organismer meget attraktive å bli anvendt i forskjellige prosesser i matindustrien, medisin, molekylærbiologi, i farmasøytisk industri, blant andre.

referanser

1. Cavicchioli, R. (2015). På konseptet med en psykrofil. ISME Journal, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. og Deming, JW (2008). Eksopolymerers rolle i mikrobiell tilpasning til havis. I: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. og Gerday, C. reds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Tyskland, pp. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Et nytt kaldtolerant insekt som finnes i en Himalaya-isbre. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (redaktør). (2017). Psykrofile: fra biologisk mangfold til bioteknologi. Andre utgave. Springer Verlag, Heidelberg, Tyskland. s. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bakterier i snø og is. I: Margesin, R. og Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer Verlag, Heidelberg, Tyskland, pp. 31-50.
6. Pris, PB (2000). Et habitat for psykrofiler i dyp antarktisk is. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, 1247-1251.