ลักษณะทางจิตประเภทและตัวอย่าง

psychrophiles พวกมันเป็นชนิดย่อยของสิ่งมีชีวิตสุดโต่งที่โดดเด่นด้วยอุณหภูมิต่ำโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง -20 ° C ถึง 10 ° C และโดยการอาศัยอยู่อาศัยที่เย็นสบายอย่างถาวร สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มักจะเป็นแบคทีเรียหรืออาร์เคีย แต่มี metazoans เช่นไลเคน, สาหร่าย, เชื้อรา, ไส้เดือนฝอยและแม้แต่แมลงและสัตว์มีกระดูกสันหลัง.

สภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นครองพื้นที่ชีวมณฑลของโลกและถูกครอบครองโดยจุลินทรีย์ที่มีอยู่มากมายและหลากหลายซึ่งมีบทบาทสำคัญในวัฏจักร biogeochemical ทั่วโลก.

นอกจากการรองรับอุณหภูมิต่ำแล้วสิ่งมีชีวิตในสมองต้องปรับให้เข้ากับสภาวะที่รุนแรงเช่นความดันสูงความเข้มข้นเกลือสูงและรังสีอัลตราไวโอเลตสูง.

ดัชนี

• 1 ลักษณะของสิ่งมีชีวิตในสมอง
  • 1.1 ที่อยู่อาศัย
  • 1.2 การดัดแปลง
• 2 ประเภทของ Psychrophiles และตัวอย่าง
  • 2.1 สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
  • 2.2 สิ่งมีชีวิตจำนวนมาก
  • 2.3 อุณหภูมิการเจริญเติบโตและสิ่งมีชีวิตที่เป็นโรคจิต
  • 2.4 Methanococcoides burtonii และ Methanogenium frigidum ในทะเลสาบ Ace
  • 2.5 Sphingopyxis alaskensis และ haloarchaea
• 3 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ
• 4 อ้างอิง

ลักษณะของสิ่งมีชีวิต psychophilic

แหล่งที่อยู่อาศัย

แหล่งที่อยู่อาศัยหลักของสิ่งมีชีวิต psychophilic คือ:

-สภาพแวดล้อมทางทะเลขั้วโลก.

-Banquisa หรือทะเลน้ำแข็ง.

-สภาพแวดล้อมขั้วโลกโลก.

-ทะเลสาบระดับความสูงและละติจูด.

-ทะเลสาบใต้มหาสมุทร.

-ภูมิภาคอัลไพน์เย็น.

-พื้นผิวธารน้ำแข็ง.

-ทะเลทรายขั้วโลก.

-มหาสมุทรลึก.

การดัดแปลง

Psychrophiles ได้รับการปกป้องจากการแช่แข็งโดยการดัดแปลงหลายอย่าง หนึ่งในนั้นคือความยืดหยุ่นของเยื่อหุ้มเซลล์ของพวกเขาซึ่งพวกเขาประสบความสำเร็จโดยการรวมเนื้อหาที่สูงของกรดไขมันที่สั้นและไม่อิ่มตัวในโครงสร้างของเยื่อหุ้มไขมันของพวกเขา.

ผลของการรวมตัวกันของกรดไขมันเหล่านี้คือการลดลงของจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกันความลื่นไหลและความต้านทาน.

การปรับตัวที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของ Psychrophiles คือการสังเคราะห์โปรตีนแอนติฟรีซ โปรตีนเหล่านี้ทำให้น้ำในร่างกายอยู่ในสถานะของเหลวและปกป้อง DNA เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ พวกมันยังป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งหรือการตกผลึกอีกครั้ง.

ประเภทของ psychrophiles และตัวอย่าง

สิ่งมีชีวิตเดียว

ความหลากหลายของเซลล์ประสาทเซลล์เดียวมีขนาดใหญ่มากในหมู่คนเหล่านี้เราสามารถพูดถึงสมาชิกของเชื้อแบคทีเรียส่วนใหญ่: Acidobacteria, Actinobacteria, แบคทีเรีย, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 และ Planctomycetes.

นอกจากนี้ยังพบการตรวจพบโปรไบโอแบคทีเรียและ Verrucomicrobia ในแถบอาร์กติก, แอนตาร์กติกและอัลไพน์ cryoconites พวกเขายังถูกตรวจพบในกรีนแลนด์, แคนาดา, ทิเบตและเทือกเขาหิมาลัย.

ไซยาโนแบคทีเรียที่เราพบ Leptolvngbva, Phormidium และ Nostoc ประเภททั่วไปอื่น ๆ เป็นแบบเซลล์เดียว Aphanothece, Chroococcus และ Charnaesiphon, และใย Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, สาหร่ายสกุล Calothrix, Crinalium และ Plectonerna.

สิ่งมีชีวิตจำนวนมาก

ในบรรดาแมลง Psychophilic เราสามารถตั้งชื่อสกุล Diamesa ของเทือกเขาหิมาลัย (เนปาล) ซึ่งยังคงใช้งานได้จนกระทั่งถึงอุณหภูมิ -16 ° C.

นอกจากนี้ยังมียุงลาย (ไม่มีปีก), เบลเยียมแอนตาร์กติกา, ยาว 2-6 มม. มีถิ่นกำเนิดในทวีปแอนตาร์กติกา นี่เป็นแมลงชนิดเดียวในทวีปและเป็นสัตว์ชนิดเดียวในโลก.

สัตว์มีกระดูกสันหลังก็สามารถเป็นโรคจิตได้เช่นกัน ตัวอย่างบางตัวอย่างประกอบด้วยกบเต่าและงูจำนวนน้อยที่ใช้การแช่แข็งน้ำนอกเซลล์ (น้ำนอกเซลล์) เป็นกลยุทธ์การเอาตัวรอดเพื่อปกป้องเซลล์ในช่วงฤดูหนาว.

ไส้เดือนฝอยแอนตาร์กติก Panagrolaimus davidi สามารถเอาชีวิตรอดจากการแช่แข็งของน้ำในเซลล์และจากนั้นกลับมาเจริญเติบโตและสืบพันธุ์.

นอกจากนี้ปลาของตระกูล Channichthyidae - ซึ่งอาศัยอยู่ในน่านน้ำเย็นของแอนตาร์กติกาและอเมริกาใต้ตอนใต้ใช้โปรตีนแอนติฟรีซเพื่อปกป้องเซลล์ของพวกเขาจากการแช่แข็งที่สมบูรณ์.

อุณหภูมิการเจริญเติบโตและสิ่งมีชีวิต psychophilic

อุณหภูมิสูงสุด (ต_{สูงสุด}) การเติบโตของสิ่งมีชีวิตเป็นสิ่งสูงสุดที่สิ่งนี้สามารถทนได้ ในขณะที่อุณหภูมิที่เหมาะสม (T_{เลือก}) การเจริญเติบโตเป็นสิ่งที่สิ่งมีชีวิตเติบโตได้เร็วขึ้น.

โดยทั่วไปถือว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่รอดและพัฒนาในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำนั้นเป็นอาการทางจิต อย่างไรก็ตามอย่างที่เราทราบคำว่า psychrophile ควรใช้กับสิ่งมีชีวิตที่มี T เท่านั้น_{สูงสุด} คือ 20 ° C (นั่นคือพวกเขาไม่สามารถอยู่รอดได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า).

จุลินทรีย์ถูกแยกออกจากบริเวณที่เย็นจัดซึ่งสามารถเจริญเติบโตได้ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิสูงกว่า 20 ° C ซึ่งบ่งชี้ว่าถึงแม้ว่าพวกมันจะถูกปรับให้เข้ากับอุณหภูมิต่ำ แต่พวกเขาไม่ควรถูกพิจารณาว่าเป็นโรคจิต จุลินทรีย์เหล่านี้เรียกว่า "mesotolerantes" นั่นคือพวกเขาทนอุณหภูมิเฉลี่ย.

Methanococcoides burtonii และ เมธานีเจียม frigidum ใน Ace Lake

Methanococcoides burtonii เป็นส่วนโค้ง extremophile และ methanogenic ที่แยกได้จาก Ace Lake ในทวีปแอนตาร์กติกาซึ่งมีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 1 ถึง 2 ° C อย่างไรก็ตามในห้องปฏิบัติการศึกษาพบว่าเขา T_{เลือก} ของการเจริญเติบโตคือ 23 ° C และ T_{สูงสุด}  คือ 28 ° C ดังนั้นจึงไม่ควรพิจารณาเป็นโรคจิต.

เมธานีเจียม frigidum มันยังเป็น methanogenic และ halophilic archaea (ซึ่งทนเกลืออยู่ตรงกลาง) ซึ่งแยกได้จากทะเลสาบเอซและในห้องปฏิบัติการแสดงถึง T_{เลือก}  ประมาณ 15 ° C และ a T_{สูงสุด} อุณหภูมิ 18 ° C สามารถจัดเป็นpsicrófiloได้.

Psychrophile อาจพิจารณา M. frigidum ควรปรับให้เข้ากับอุณหภูมิต่ำได้ดีกว่า M. burtonii. อย่างไรก็ตาม, M. burtonii เติบโตเร็วกว่า M. frigidum ที่อุณหภูมิ 1 ถึง 2 ° C ใน Lake Ace.

ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ว่ามีปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ (ชีวภาพและ abiotic) นอกเหนือจากอุณหภูมิที่มีผลต่อการเติบโตของประชากรของจุลินทรีย์เหล่านี้ในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของพวกเขา.

ความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมที่กำหนดขึ้นอยู่กับการรวมกันของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลายอย่างและไม่ได้ขึ้นอยู่กับผลของสิ่งใด ในทางกลับกันจุลินทรีย์แต่ละชนิดมีข้อกำหนดเฉพาะ (แตกต่างจากอุณหภูมิ) ซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานด้วยเช่นกัน.

ในกรณีของ M. burtonii และ M. frigidum, เป็นที่ทราบกันว่าแต่ละคนใช้แหล่งคาร์บอนและพลังงานต่างกัน: M. burtonii ใช้พื้นผิว methylated ในขณะที่ M. frigidum ใช้ H₂: CO₂ สำหรับการเติบโตของคุณ ทะเลสาบเอซนั้นอิ่มตัวด้วยมีเธนซึ่งเป็นตัวสนับสนุนการเติบโตของ M. burtonii.

alhingensis Sphingopyxis และ haloarchaea

alhingensis Sphingopyxis เป็นแบคทีเรียที่แยกได้จากน้ำทะเลในซีกโลกเหนือที่อุณหภูมิ 4 - 10 ° C เหนือกว่า ในทางกลับกัน haloarchaeas ซึ่งเป็น archaea ที่อาศัยอยู่ในน้ำที่อิ่มตัวด้วยเกลือจะเติบโตที่ -20 ° C.

แม้จะมีประชากรสูงในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของพวกเขาไม่มีจุลินทรีย์เหล่านี้สามารถปลูกฝังในห้องปฏิบัติการที่น้อยกว่า 4 ° C.

ในทางกลับกัน, S. alaskensis มี T_{สูงสุด} 45 ° C และ haloarchaea สามารถเติบโตได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 30 ° C ดังนั้นจึงไม่อาจถือว่าเป็นโรคจิตได้ อย่างไรก็ตามประชากรของพวกเขามีการปรับตัวดีและอุดมสมบูรณ์มากในพื้นที่ที่เย็นจัด.

จากข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่ามีปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ที่ จำกัด ซึ่งมีอิทธิพลต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ในแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติและอุณหภูมิไม่ใช่ปัจจัยที่สำคัญที่สุด.

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ

เอ็นไซม์ของสิ่งมีชีวิต psychrophilic มีลักษณะกิจกรรมสูงที่อุณหภูมิต่ำและปานกลาง นอกจากนี้เอนไซม์เหล่านี้มีเสถียรภาพทางความร้อนต่ำ.

สำหรับคุณสมบัติเหล่านี้เอ็นไซม์ของสิ่งมีชีวิตไซโคฟิลิกนั้นมีความน่าสนใจอย่างมากที่จะนำไปใช้ในกระบวนการต่าง ๆ ของอุตสาหกรรมอาหาร, ยา, ชีววิทยาโมเลกุล, ในอุตสาหกรรมยา, และอื่น ๆ.

การอ้างอิง

1. Cavicchioli, R. (2015) บนแนวคิดของ Psychrophile วารสาร ISME, 10 (4), 793-795 doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. และ Deming, J. W. (2008) บทบาทของเอ็กโซโฟนในการปรับตัวของจุลินทรีย์กับน้ำแข็งในทะเล ใน: Margesin, R. , Schirmer, F. , Marx, J.-C. และ Gerday, C. reds) Psychrophiles: จากความหลากหลายทางชีวภาพจนถึงเทคโนโลยีชีวภาพ Springer-Verlag, Berlin, Germany, pp. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984) แมลงทนต่อความเย็นแบบใหม่ที่พบในธารน้ำแข็งหิมาลัย ธรรมชาติ, 310 (5974), 225-227 ดอย: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (บรรณาธิการ) (2017) Psychrophiles: จากความหลากหลายทางชีวภาพจนถึงเทคโนโลยีชีวภาพ ฉบับที่สอง Springer Verlag, Heidelberg, ประเทศเยอรมัน PP 685.
5. Miteva, V. (2008) แบคทีเรียในหิมะและน้ำแข็ง ใน: Margesin, R. และ Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: จากความหลากหลายทางชีวภาพจนถึงเทคโนโลยีชีวภาพ Springer Verlag, Heidelberg, Germany, pp. 31-50.
6. ราคา, P. B. (2000) ที่อยู่อาศัยสำหรับ psychrophiles ในน้ำแข็งขั้วโลกใต้ กิจการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา 97, 1247-1251.