PSIHROFILE: CARACTERISTICI, TIPURI ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Psihrofil sunt un subtip de extremofile caracterizate de joasă rezistă la temperaturi, de obicei , între -20 ° C și 10 ° C, și în mod permanent ocupă habitate reci. Aceste organisme sunt de obicei bacterii sau arhaea, cu toate acestea există metazoane precum licheni, alge, ciuperci, nematozi și chiar insecte și animale vertebrate.

Mediile reci domină biosfera Pământului și sunt colonizate de microorganisme abundente și diverse, care joacă roluri potențial critice în ciclurile biogeochemice globale.

Lichen Xanthoria elegans este un bine-cunoscut psihrofil care poate fotosinteza la temperaturi de până la -24 ° C. Fotografie realizată în Alberta, Canada. Sursa: Jason Hollinger prin https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg

Pe lângă rezistența la temperaturi scăzute, organismele psihofilice trebuie să fie adaptate și altor condiții extreme, cum ar fi presiuni mari, concentrații mari de săruri și radiații ultraviolete ridicate.

Caracteristicile organismelor psihofile

habitate

Principalele habitate ale organismelor psihofile sunt:

-Ambiente marine polare.

-Banc sau gheata de mare.

-Ambiente terestre polare.

-Lucuri de altitudine mare și latitudine.

-Luburi glaciare.

-Cold regiuni alpine.

-Suprafețele ghețarilor.

-Deserturi polare.

-Ocean adanc.

Adaptările

Psihrofilele sunt protejate de îngheț prin diferite adaptări. Unul dintre ele este flexibilitatea membranelor lor celulare, pe care le obțin prin includerea unui conținut ridicat de acizi grași scurti și nesaturați în structurile membranelor lipidice.

Efectul încorporării acestor acizi grași este scăderea punctului de topire, crescând în același timp fluiditatea și rezistența sa.

O altă adaptare importantă a psihofilelor este sinteza proteinelor antigel. Aceste proteine ​​mențin apa corpului într-o stare lichidă și protejează ADN-ul atunci când temperaturile scad sub punctul de îngheț al apei. De asemenea, acestea împiedică formarea de gheață sau recristalizarea.

Tipuri de psihofile și exemple

Organisme unicelulare

Diversitatea psihrofilelor unicelulare este foarte mare, printre aceștia putem menționa membrii celor mai multe linii bacteriene: Acidobacterii, Actinobacterii, Bacteroidete, Cloroflexi, Cianobacterii, Firmicute, Gemmatimonadete, OP10 și Planctomicete.

Mai mult, Proteobacteria și Verrucomicrobia au fost detectate în zona arctică, antarctică și în crioconele alpine. Au fost, de asemenea, detectate în Groenlanda, Canada, Tibet și Himalaya.

Printre cianobacteriile psihofilice găsim Leptolvngbva, Phormidium și Nostoc. Alte genuri obișnuite sunt Aphanothece unicelulare, Chroococcus și Charnaesifhon, și Oscillatoria filamentosă, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium și Plectonerna.

Organisme multicelulare

Printre insectele psihofilice putem numi genul Diamesa din Himalaya (Nepal), care rămâne activ până când atinge o temperatură de -16 ° C.

Se găsește și țânțarul fără aripi, Antarctica Belgica, cu lungimea de 2-6 mm, endemic la Antarctica. Aceasta este singura insectă de pe continent și, de asemenea, singurul animal exclusiv terestru.

Figura 2. Antarctica tantarului apteric Belgica, o insectă endemică a Antarcticii. Sursa: Tasteofcrayons, de la Wikimedia Commons

Animalele vertebrate pot fi și psihofile. Unele exemple includ un număr mic de broaște, țestoase și un șarpe care folosesc înghețarea extracelulară a apei (apa din afara celulelor) ca strategie de supraviețuire pentru a-și proteja celulele în timpul iernii.

Nematodul Antarctic Panagrolaimus davidi poate supraviețui înghețului apei intracelulare și, ulterior, să se regăsească și să se reproducă.

De asemenea, peștii din familia Channichthyidae - care trăiesc în apele reci din Antarctica și sudul Americii de Sud - folosesc proteine ​​antigel pentru a-și proteja celulele împotriva înghețului complet.

Temperaturile de creștere și organismele psihofile

Temperatura maximă de creștere (T _max ) a unui organism este cea mai mare pe care o poate tolera. În timp ce temperatura optimă ( _opțiunea T ) pentru creștere este cea în care organismul crește mai rapid.

Toate organismele care supraviețuiesc și prospera în medii cu temperaturi scăzute sunt considerate, în general, psihofile. Cu toate acestea, după cum știm, termenul psihofil trebuie aplicat numai acelor organisme ale căror T _max este de 20 ° C (adică nu pot supraviețui la temperaturi mai ridicate).

Microorganismele au fost izolate din zone foarte reci, care pot crește în condiții de laborator la temperaturi peste 20 ° C, ceea ce indică faptul că, deși sunt adaptate la temperaturi scăzute, acestea nu ar trebui considerate psihofile. Aceste microorganisme sunt numite „mezotolerante”, adică tolerează temperaturi medii.

Metanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis este o bacterie izolată de apele marine ale emisferei nordice, unde predomină temperaturile de 4 - 10 ° C. Pe de altă parte, haloarheele, care sunt arhaea care populează apele puternic saturate de sare, cresc la temperatura de -20 ° C.

Deși au populații mari în habitatele lor naturale, niciunul dintre aceste microorganisme nu a putut fi cultivat în laborator la mai puțin de 4 ° C.

La rândul său, S. alaskensis are un T _max de 45 ° C și haloarchaea poate crește la temperaturi peste 30 ° C, deci nu ar putea fi considerate psihofile. Cu toate acestea, populațiile lor sunt bine adaptate și sunt foarte abundente în zonele extrem de reci.

Din cele de mai sus, putem presupune că există și alți factori de mediu care influențează supraviețuirea acestor organisme în habitatele lor naturale, iar temperatura nu este factorul cu cea mai mare greutate.

Aplicații biotehnologice

Enzimele organismelor psihofile se caracterizează prin activitate ridicată la temperaturi scăzute și moderate. În plus, aceste enzime au o stabilitate termică slabă.

Datorită acestor caracteristici, enzimele organismelor psihofilice sunt foarte atractive pentru a fi aplicate în diferite procese din industria alimentară, medicină, biologie moleculară, în industria farmaceutică, printre altele.

Referințe

1. Cavicchioli, R. (2015). Pe conceptul de psihofil. Jurnalul ISME, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. și Deming, JW (2008). Rolul exopolimerilor în adaptarea microbiană la gheața de mare. În: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. și Gerday, C. reds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Germania, pp. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). O nouă insectă tolerantă la frig găsită într-un ghețar din Himalaya Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (editor). (2017). Psihrofile: de la biodiversitate la biotehnologie. A doua editie. Springer Verlag, Heidelberg, Germania. pp. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bacterii în zăpadă și gheață. În: Margesin, R. și Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer Verlag, Heidelberg, Germania, pp. 31-50.
6. Preț, PB (2000). Un habitat pentru psihrofili în gheața adâncă din Antarctica. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, 1247-1251.