PSIKOFILLER: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI VE ÖRNEKLERI - BIYOLOJI - 2025

Psikrofilik düşük karakterize ekstremofiller bir alt tipi, genellikle -20 ° C ile 10 arasında, sıcaklıklara dayanabilen ° C, ve sürekli olarak düşük yaşam işgal eder. Bu organizmalar genellikle bakteri veya arkelerdir, ancak likenler, algler, mantarlar, nematodlar ve hatta böcekler ve omurgalı hayvanlar gibi metazoanlar da vardır.

Soğuk ortamlar Dünya'nın biyosferine hakimdir ve küresel biyojeokimyasal döngülerde potansiyel olarak kritik roller oynayan çok sayıda ve çeşitli mikroorganizmalar tarafından kolonize edilir.

Lichen Xanthoria elegans, -24 ° C'ye kadar düşük sıcaklıklarda fotosentez yapabilen tanınmış bir psikrofildir. Alberta, Kanada'da çekilen fotoğraf. Kaynak: Jason Hollinger, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg aracılığıyla

Düşük sıcaklıklara dayanmanın yanı sıra, psikrofilik organizmalar, yüksek basınçlar, yüksek tuz konsantrasyonları ve yüksek ultraviyole radyasyon gibi diğer aşırı koşullara da adapte edilmelidir.

Psikrofilik organizmaların özellikleri

Habitat

Psikrofilik organizmaların ana habitatları şunlardır:

-Polar deniz ortamları.

-Bank veya deniz buzu.

-Polar karasal ortamlar.

-Yüksek irtifa ve enlem gölleri.

- Buzul gölleri.

-Soğuk dağ bölgeleri.

- Buzulların yüzeyleri.

-Polar çöller.

-Derin okyanus.

Uyarlamalar

Psikofiller çeşitli uyarlamalarla donmaya karşı korunurlar. Bunlardan biri, lipid membranlarının yapılarına yüksek oranda kısa ve doymamış yağ asitleri dahil ederek elde ettikleri hücre zarlarının esnekliğidir.

Bu yağ asitlerinin eklenmesinin etkisi, erime noktasının düşmesi, aynı zamanda akışkanlığını ve direncini arttırmasıdır.

Psikrofillerin bir diğer önemli adaptasyonu, antifriz proteinlerinin sentezidir. Bu proteinler vücut suyunu sıvı halde tutar ve sıcaklıklar suyun donma noktasının altına düştüğünde DNA'yı korur. Ayrıca buz oluşumunu veya yeniden kristalleşmenin meydana gelmesini de önlerler.

Psikofil türleri ve örnekler

Tek hücreli organizmalar

Tek hücreli psikrofillerin çeşitliliği çok büyüktür, bunlar arasında çoğu bakteri soyunun üyelerinden bahsedebiliriz: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 ve Planctomycetes.

Ayrıca, Proteobacteria ve Verrucomicrobia, Arktik, Antarktik ve Alpin kriyoconlarında tespit edilmiştir. Grönland, Kanada, Tibet ve Himalayalarda da tespit edildi.

Psikrofilik siyanobakteriler arasında Leptolvngbva, Phormidium ve Nostoc bulunur. Diğer yaygın cinsler, tek hücreli Aphanothece, Chroococcus ve Charnaesiphon ve filamentli Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium ve Plectonerna'dır.

Çok hücreli organizmalar

Psikrofilik böcekler arasında, -16 ° C'ye ulaşana kadar aktif kalan Himalayalardan (Nepal) Diamesa cinsini adlandırabiliriz.

Ayrıca Antarktika'ya özgü kanatsız sivrisinek, 2-6 mm uzunluğunda Belçika Antarktika bulunur. Bu, kıtadaki tek böcek ve aynı zamanda yalnızca karada yaşayan tek hayvandır.

Şekil 2. Apterik sivrisinek Belgica antarctica, Antarktika'nın endemik böceği. Kaynak: Wikimedia Commons'tan Tasteofcrayons

Omurgalı hayvanlar da psikofil olabilir. Bazı örnekler, kışın hücrelerini korumak için hayatta kalma stratejisi olarak hücre dışı suyun (hücrelerin dışındaki su) dondurulmasını kullanan az sayıda kurbağa, kaplumbağa ve bir yılanı içerir.

Antarktika nematod Panagrolaimus davidi hücre içi su donmasından sağ çıkabilir ve daha sonra yeniden büyüyebilir ve çoğalabilir.

Ayrıca Antarktika ve Güney Güney Amerika'nın soğuk sularında yaşayan Channichthyidae ailesinin balıkları, hücrelerini tam donmaya karşı korumak için antifriz proteinleri kullanıyor.

Büyüme sıcaklıkları ve psikrofilik organizmalar

Bir organizmanın maksimum büyüme sıcaklığı ( _Tmax ) tolere edebileceği en yüksek sıcaklıktır . Büyüme için en uygun sıcaklık (T _opt ), organizmanın daha hızlı büyüdüğü sıcaklıktır .

Düşük sıcaklıklı ortamlarda hayatta kalan ve gelişen tüm organizmalar genellikle psikofil olarak kabul edilir. Bununla birlikte, bildiğimiz gibi, psikrofil terimi yalnızca _Tmax 20 ° C olan organizmalara uygulanmalıdır (yani, daha yüksek sıcaklıklarda yaşayamazlar).

Mikroorganizmalar, laboratuvar koşullarında 20 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda büyüyebilen çok soğuk alanlardan izole edilmiştir, bu da düşük sıcaklıklara adapte olmalarına rağmen psikofil olarak kabul edilmemeleri gerektiğini göstermektedir. Bu mikroorganizmalara "mezotolerant" denir, yani orta sıcaklıkları tolere ederler.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis, 4-10 ° C sıcaklıkların hüküm sürdüğü kuzey yarımkürenin deniz sularından izole edilmiş bir bakteridir. Öte yandan, tuza yüksek oranda doymuş sularda yaşayan arkealar olan haloarkalar -20 ° C sıcaklıkta büyür.

Doğal ortamlarında yüksek popülasyonlara sahip olmalarına rağmen, bu mikroorganizmaların hiçbiri laboratuvarda 4 ° C'nin altında yetiştirilemez.

Buna karşılık, S. alaskensis T sahiptir _maksimum 45 ° C ve psikrofilik kabul edilemez böylece haloarchaea, 30 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda büyüyebilir. Bununla birlikte, popülasyonları iyi adapte edilmiştir ve aşırı soğuk bölgelerde çok fazladır.

Yukarıdakilerden, bu organizmaların doğal habitatlarında hayatta kalmalarını etkileyen başka sınırlayıcı çevresel faktörlerin olduğunu ve sıcaklığın en büyük ağırlığa sahip faktör olmadığını varsayabiliriz.

Biyoteknolojik uygulamalar

Psikrofilik organizmaların enzimleri, düşük ve orta sıcaklıklarda yüksek aktivite ile karakterize edilir. Ek olarak, bu enzimler zayıf termal stabiliteye sahiptir.

Bu özelliklerinden dolayı, psikrofilik organizmaların enzimleri, diğerlerinin yanı sıra gıda endüstrisinde, tıpta, moleküler biyolojide, ilaç endüstrisinde çeşitli işlemlerde uygulanmak için çok çekicidir.

Referanslar

1. Cavicchioli, R. (2015). Bir psikofil kavramı üzerine. ISME Dergisi, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. ve Deming, JW (2008). Ekzopolimerlerin deniz buzuna mikrobiyal adaptasyondaki rolü. İçinde: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. ve Gerday, C. reds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Almanya, s. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Bir Himalaya buzulunda bulunan yeni bir soğuğa dayanıklı böcek. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (editör). (2017). Psikofiller: Biyoçeşitlilikten Biyoteknolojiye. İkinci baskı. Springer Verlag, Heidelberg, Almanya. s. 685.
5. Miteva, V. (2008). Kar ve buzdaki bakteri. In: Margesin, R. ve Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer Verlag, Heidelberg, Almanya, s. 31-50.
6. Fiyat, PB (2000). Derin Antarktika buzundaki psikrofiller için bir yaşam alanı. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri 97, 1247-1251.