Бактерии могут жить в таких местах – экстремальные термофилы

Содержание

Кто такие экстремофилы

Мир, в котором мы живем, насыщен кислородом, который никогда не бывает слишком холодным или слишком горячим (большинство известных организмов живут в относительно ограниченном диапазоне температур от 5 до 40 °C). Мы защищены атмосферой от наиболее губительных излучений. Эти условия на нашей планете определяет то, что мы считаем нормальным. Организмы, которые живут на краю этих условий, или даже за его пределами, называются «экстремофилами».

Интересно, что большинство экстремофилов — это микробы, и они могут жить в местах, которые считаются необитаемыми. Например в очень холодных и глубоких местах в океанах, где нет света, чтобы поддерживать фотосинтез, и присутствует огромное давление. Или, например, микробов можно найти в пузырьках кислых вод Йеллоустонского национального парка.

Микробная жизнь

возникла, вероятно, около 3 миллиардов лет назад. Ее первые эволюционные шаги начались в мире без кислорода, с другой атмосферой, неспособной обеспечить защиту от ультрафиолетового излучения, и с водоемами, которые были горячими и кислотными. Это был физиологически сложный мир, но микробы в нем успешно выжили и эволюционировали.

Изучение этих экстремальных сред и живущих в них организмов имеет для нас значительную ценность. Бескислородный мир (включая места с преобладанием серы), возможно, является самой обширной средой обитания в мире, в котором в лучшем случае только самые верхние слои осадков и почв богаты кислородом, а остальная часть является бескислородной. Именно здесь, будь то рисовые поля или мангровые болота, рождается метан, один из самых мощных парниковых газов. По мере того, как мы исчерпываем те части знаний в биологии, которые мы имеем, мы все больше переходим в менее знакомые миры. Эта область исследования оказалась ценной и полезной по многим причинам. Изучение экстремофилов бросает вызов нашей концепции пределов возможностей жизни. Мы совершили открытие Thermus aquaticus, уникального организма, которое сделало молекулярную биологию мощным инструментом, меняющую почти всю современную биологию. Изучение экстремофилов помогает нам понять, как именно происходит эволюция. Астробиология по многим причинам уделяет пристальное внимание к жизни в экстремальных условиях. Если жизнь будет найдена вне Земли, она, скорее всего, будет в тех местах и ​​в той форме, с которой мы не знакомы. Ранняя Земля была очень сложной средой обитания, и мы думаем, что это будет верно для других планет, на которых зародилась и развивается жизнь.

Что такое экстремофил?

Экстремофил — это организм, который процветает в «экстремальных» условиях. Этот термин часто относится к прокариотам и иногда используется и для Архей. Однако экстремофилы бывают всех форм и размеров и наше понимание филогенетического разнообразия экстремальных мест обитания увеличивается ежедневно.

Термин «экстремофил» относительно антропоцентричен. Мы оцениваем местообитания на основе того, что считается «экстремальным» для человеческого существования. Многие организмы, например, считают кислород ядовитым. Хотя кислород является необходимостью для жизни в том виде, в котором она известна нам, некоторые организмы процветают в бескислородной среде. Мы называем их экстремофилами … но это только наш взгляд. Если бы они умели думать, что бы они думали о нас? Когда вы прочитаете список терминов ниже, подумайте — то, что мы считаем нормальным, может показаться слишком экстремальным с точки зрения экстремофила.

Термины, используемые для описания экстремистов

Большинство терминов, используемых для описания экстремофилов, обычно являются простыми. Они представляют собой комбинацию суффикса phile , что означает «любовник», и префикс, характерный для их среды. Например, ацидофилы — это организмы, которые любят (филе) кислоту (ацидо).

    • Ацидофил : организм, который лучше всего растет при кислотных (низких) значениях рН.
    • Alkaliphile : организм, который растет лучше при высоких значениях pH.
    • Anaerobe : организм, который может расти в отсутствие кислорода.
      • Факультативный Anaerobe: организм, который растет в присутствии или в отсутствие кислорода.
      • Obligate Anaerobe: организм, который не может расти в присутствии кислорода; присутствие кислорода либо ингибирует рост, либо убивает организм.
  • Эндолит : организм, который живет внутри породы или в порах между минеральными зернами.
  • Halophile : организм, требующий высоких концентраций соли для роста.
  • Метаноген: организм, производящий метан из реакции водорода и углекислого газа, член Археи .
  • Олиготроф: организм с оптимальным ростом в ограниченных питательных веществах условиях.
  • Пьезофил (барофил) : организм, который оптимально выживает при высоком гидростатическом давлении.
  • Psychrophile : организм с оптимальным ростом при температуре 15 ° C или ниже.
  • Термофил : организм с оптимальным ростом при температуре 40 ° C или выше.
    • Гипертермофил: организм с оптимальным ростом при температуре 80 ° C или выше.
  • Токситолерант: организм, способный выдерживать высокие уровни повреждающих элементов (например, пары бензола, ядерные отходы).
  • Ксерофил : организм, способный к росту при очень низкой активности воды.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Термофилы

Термофилы – это теплолюбивые организмы, в том числе микроорганизмы, развивающиеся в зоне высоких температур (выше +45°C–+50°С) [2] .

Термин «термофил» происходит от двух греческих слов «termos» – теплый и «phileon» – любить [1] . Кроме термофилов, микробы, по влиянию температур на рост и размножение, выделяются мезофилы и психрофилы [1] .

Влияние высоких температур на микроорганизмы

Микроорганизмы под влиянием высоких температур довольно быстро погибают. Температуры от +60°C и выше разрушают цитоплазматические и мембранные структуры, повреждают нуклеиновые кислоты, вызывают коагуляцию белков и инактивацию ферментов у психрофилов и мезофилов [2] .

Как правило, при +60°C–+70°C, погибают вегетативные клетки указанных групп микроорганизмов. Бактериальные споры способны выдерживать температуру кипения воды в течение нескольких часов [2] .

Нагревание до температур превышающих +100°C–+120°C полностью уничтожает вегетативные формы микробов и их споры. Это является самым простым и надежным методом стерилизации. Различают несколько способов стерилизации с использованием высокой температуры:

  • стерилизация сухим жаром (для сухих объектов) – выдерживание при температуре +160°C в течение двух часов;
  • стерилизация паром в автоклаве (для влажных объектов) – выдерживание при температуре +120°C в течение 15–20 минут [2] .

Подгруппы термофилов

В числе термофильных микроорганизмов, в зависимости от величины оптимальных, минимальных и максимальных температур роста и развития, выделяют:

  • термотолерантные термофилы – растут при температуре от +10°Cдо +55°C–+60°C;
  • факультативные термофилы – температурный максимум –+50°C–+60°C, температурный минимум – менее +20°C;
  • облигатные термофилы – температурный оптимум – +65°C–+70°C, минимальная температура роста – +40°C–+42°C;
  • экстремальные термофилы (гипертермофилы) – способны расти и развиваться при температуре от +60°Cдо +93°C и выше [2][3] .
Читать еще:  Коросты у кошек по всему телу, болячки у кошки на спине, что это?

Природа термоустойчивости

Природа термоустойчивости объясняется рядом структурных и биохимических особенностей термофильных бактерий:

  • липиды, присутствующие в составе клеточных мембран, содержат насыщенные жирные кислоты, что обусловливает более высокую температуру плавления в сравнении с липидами, содержащими ненасыщенные жирные кислоты;
  • экстремально термофильные бактерии содержат повышенное количество гуанина и цитозина в ДНК, что придает стабильность и повышает температуру плавления таких молекул;
  • ферменты, участвующие в реакциях термофилов, гораздо устойчивее к нагреванию в сравнении с соответствующими ферментами мезофилов, повышение термостабильности достигается в результате изменения первичной структуры белковой молекулы;
  • устойчивость ферментов термофилов обеспечивается наличием ионов Са 2+ , кофакторами и другими агентами, связанными с ними [3] .

В частности, при сравнении лактатдегидрогеназ мезофилов и термофилов рода Bacillus установлено увеличенное содержание основных аминокислот лизина и аргинина в активном центре лактатдегидрогеназ у термофилов [3] .

Места обитания термофилов

Термофильные бактерии характеризуются широким распространением в природе. Постоянное место обитания таких бактерий – термальные источники. В подобных источниках развиваются термофильные эубактерии и архебактерии, аэробные бактерии и анаэробные бактерии, фототрофы, хемолитоавтотрофы и гетеротрофы. В термальных источниках с температурой +45°C–+50°C развиваются цианобактерии [2] .

Термофильные бактерии принимают непосредственное участие в саморазогревании зерна, компостов, навоза, сена [2] .

Отмечается, что термофильные формы обнаруживаются не только среди бактерий, но и среди грибов, водорослей и простейших организмов [2] .

Значение термофилов

Термофильные бактерии имеют большое практическое значение. В последние годы их широко используют в микробиологической промышленности для получения различных витаминов, ферментов, молочной кислоты, кормового белка и других, ценных для медицины и сельского хозяйства, веществ. Однако применение термофилов ограничивает тот факт, что в результате культивирования часть энергии выделяется в виде тепла и происходит разогрев субстрата, что приводит к гибели мезофильных микроорганизмов [2] .

Термофильные бактерии играют большую роль в биологической очистке бытовых отходов и образовании метана [2] .

Термофильные бактерии

Термофильные бактерии очень теплолюбивы. Это следует из их названия. Данные микроорганизмы имеют широкое представительство в природе – в частности, их наличие подтверждено в микрофлоре кишечника человека и животных, в почве и воде. Также бактерии часто встречаются в компостных кучах, навозе и подстилках для скота. Особенностью отдельных термофилов является способность образовывать споры даже в неблагоприятных условиях. Микроорганизмы отличаются быстрым обменом веществ.

Причины популярности термофильных бактерий

Термофилы очень популярны у исследователей благодаря своей способности проводить ферментативную реакцию при высоких температурах. При этом, чем выше скорость реакции, тем ниже вероятность заражения посторонними микроорганизмами. Устойчивость к высоким температурам и, более того, предрасположенность к росту в таких условиях, связана с невосприимчивостью к воздействию других негативных факторов.

В частности, бактерии способны выдерживать атаки детергентов, что делает возможным их использование в моющих средствах. Это одна из множества причин, которые привели к популярности исследований разнообразия микроорганизмов, обладающих термофильными свойствами.

Одним из примеров можно назвать поиск и обнаружение кератиназы Caldoanaerobacter 1004. Организм, который вызывает появление данного фермента, был выделен из горячего источника. Производимая им кератиназа внеклеточного типа побуждает развитие гидролиза кератинов, которые отличаются устойчивостью к воздействию стандартных протеиназ. Данный фермент используется в птицеводстве, значительно ускоряя переработку перьев.

Виды термофильных бактерий

Термофильные бактерии различаются по необходимым для проживания и роста условиям, которые зависят от среды – выращиваемые в искусственных условиях лучше ощущают себя в твердых средах с наличием воздуха. Другие же способны обходиться без кислорода и растут в жидких средах. Форма бактерий, которые могут быть подвижными и неподвижными, зависит от температуры. С температурой до 40 °C микроорганизмы имеют вид палочковидных бацилл, а при ее повышении приобретают вид нитей.

Изучение термофилов продолжается до сих пор – не все показатели и формы бактерий на данный момент установлены. Более того, не так давно в садовой почве были обнаружены плесневые грибы, которые имеют аналогичные свойства и предпочитают высокие температуры.

Однако, стоить отметить прогресс, который был достигнут за последние годы в плане исследований данной категории микроорганизмов. Так, установлено, что наиболее заметным изменениям,
которые происходят под влиянием высоких температур, подвергаются клеточные белки и липиды, связанные с основными жизненными процессами бактерий.

Разделение термофилов на группы

Если задевать вопрос температуры, бактерии по данному показателю разделяются на несколько подгрупп, различающихся по предпочитаемым температурным показателям:

  • Экстремальные термофилы. Наиболее комфортной температурой для данных микроорганизмов является значение 80 °C. При этом бактерии способны существовать при температуре от 60 до 105 °C.
  • Стенотермофилы. Данные микроорганизмы еще называют факультативными. Демонстрируют рост при температуре от 20 до 40 °C.
  • Эвритермофилы. Они сохраняют предрасположенность к росту при температуре до 70 °C, но не ниже 40 C.
  • Термотолеранты. Минимальная температура, необходимая для роста таких бактерий составляет всего 10 °C, максимальная – 60 °C.

О пользе термофилов

Есть ли от термофильных бактерий польза? Да, и довольно большая. Но здесь все зависит от правильности применения и дозирования. Так, молочнокислые палочки, которые активно используются в пищевой промышленности, являются неотъемлемой частью молочнокислых продуктов и оказывают положительное влияние на человеческий организм.

В частности, они контролируют обменные процессы, помогая стабилизировать деятельность пищеварительного тракта, и обеспечивают лучшую защиту от вредоносных бактерий. Коме того, термофильные бактерии благотворно влияют на иммунитет, успокаивая нервную систему, и подавляют негативное воздействие антибиотиков.

Термофилы в молоке и молочных продуктах

Отдельного упоминания стоят термофильные бактерии в молоке. В ходе исследований специалистами было доказано, что при пастеризации молока происходит заметный прирост количества микроорганизмов. Если судить с гигиенической точки зрения, то подобное недопустимо.

Большая часть микрофлоры молока, которое прошло процедуру пастеризации, образуется медленно растущими колониями. Термофильные микроорганизмы обычно размножаются при температуре 60-63 °C, свойственной так называемой «низкой» пастеризации. При «высокой» их развития практически не происходит.

Однако, несмотря на повышенную температуру при процедуре одного размножения термофилов в молоке оказалось бы недостаточно, если говорить о росте бактериального населения. Видимо, резкий рост связан еще и оборудованием, которое не соответствует стандартам и нормам, а также несоблюдением условий содержания. Это вызывает загрязнение самого молока.

В каких сферах применяют термофильные бактерии?

Помимо использования в пищевой промышленности, в частности, при изготовлении молока и кисломолочной продукции, данные микроорганизмы находят широкое применение в косметологии и фармакологии в качестве основы для пробиотиков и средств по уходу за кожей. Термофильные и мезофильные микроорганизмы, проживающие в почве и компосте, оптимизируют процесс переработки органических веществ.

При отслеживании предельно допустимого уровня концентрации и постоянном наблюдении за производственным процессом можно избежать осложнений, которые вызывают термофильные бактерии. Термофилы и мезофилы, проживающие в почве и компосте также способствуют более быстрому росту саженцев. При этом эффективность работы первых в данном случае заметно выше.

Рост предрасположенности к метановому брожению стал наблюдаться после того, как в ходе исследований удалось определить получение витаминов B12 и H. Являясь удобрением и источником более эффективной переработки органики, вырабатываемый метан используется при обогреве помещений жилого и промышленного типа. Также он активно задействуется на предприятиях химической промышленности.

Как уменьшить вред, который могут наносить термофильные палочки? Если речь идет о предприятиях, помочь в этом сможет постоянный мониторинг оборудования, а также регулярная обработка с использованием бактерицидных препаратов. Подобные мероприятия позволяют контролировать качество изготавливаемой продукции, снижая риск возникновения каких-либо проблем до нуля.

Читать еще:  Капуста июньская характеристика и описание сорта

Чем обусловлена устойчивость бактерий к высоким температурам?

На протяжении многих лет в рамках исследований учеными осуществлялись попытки установления причин устойчивости термофильных микроорганизмов к высоким температурам. Речь о значениях от 50 до 90 °C.

Основной причиной является особенность составляющих бактерий, в то числе оболочки, рибосомы и ферментов – по своим характеристикам они заметно отличаются от схожих компонентов мезофильных форм. При этом термофилы способны замещать недостаточную стабильность клеток за счет синтеза, который в таких случаях осуществляется более быстро – для этого в процессе задействуются наиболее термостабильные ферменты.

О вреде термофилов

Ряд термофилов способен вызвать инфицирование почвы во время добавления органических удобрений и при обогащении земли перепревшей подстилкой, ранее находившейся в коровниках. Вследствие этого наносится серьезный вред грунтовым водам и водоемам.

Отметим, что для термофильных бактерий не характерны патогенные или токсигенные свойства, тем самым они не относятся к категории особо опасных микроорганизмов для человека. Однако, загрязнение ими молока, продуктов, а также воды и почвы крайне нежелательно и рискует привести к неблагоприятным последствиям. В связи с этим рекомендуется проводить исследование на содержание термофилов в специализированной лаборатории.

Как убить бактерии?

Чтобы избавиться от термофилов, можно воспользоваться способом, доказавшим свою эффективность – достаточно поместить их в условия с заметным превышением верхнего температурного порога. Учеными установлен максимальный порог, при котором микробы способны выживать, пусть и теряют умение расти – это 122 °C. Стоит отметить, что обеспечить больший нагрев можно в лабораторных условиях, оснащенных необходимым оборудованием. Также на жизнедеятельность бактерий пагубным образом влияют температурные колебания.

Какие термофильные бактерии существуют?

Науке известно множество видов термофилов, которые получили широкое распространение в природе. Благодаря своей теплолюбивости они хорошо чувствуют себя в человеческом организме, а также растениях, почве и воде. Несмотря на общую предрасположенность, некоторым бактериям требуется воздух для роста, другие могут продолжать свое развитие и без него. В связи с этим термофильные организмы разделяют на аэробные и анаэробные.

Анаэробные, то есть не нуждающиеся в кислороде для роста, могут принадлежать одной из нескольких групп:

  • Маслянокислые. Такие бактерии производят масляную кислоту, питаясь сахаром и пектинами, а также продуцировать кислоты, среди которых уксусная и масляная. Среди полезных свойств можно отметить выработку ацетона и ряда спиртов. Бактерии встречаются как в термофильной, так и в мезофильной форме.
  • Целлюлозные. Проживают в иле рек, а также остатках растений. Микроорганизмы термофильного типа часто используются в сельском хозяйстве при приготовлении компоста. Наиболее активны бактерии при температуре среды 60-65 °C.
  • Метанообразующие. Не образуя споры, вырабатывают витамины и ферменты. Бактерии могут смешиваться вместе с целлюлозными. Для питания им необходимы сточные воды и бытовые отходы, которые образуются как следствие хозяйственной деятельности.
  • Десульфирующие. Встречаются вместе с целлюлозными, сохраняют жизнедеятельность благодаря умению восстанавливать сульфаты. Образуют споры овальной формы.
  • Молочнокислые. Эта группа находится в молоке и может нанести вред человеку при определенной концентрации. За счет способности синтезировать ароматические вещества микроорганизмы придают характерный аромат и вкус сливкам и творогу. Так как они относятся к факультативным термофилам, то могут расти даже при достаточно низких температурах (ниже 50 °C).

Аэробные термофилы также делятся на группы, среди которых нужно выделить две:

  1. Экстремально-термофильные. Бактерии относятся к облигатным и фактически бездвижны. Предельной температурой для их роста считается значение 70 °C. Более высокое меняет структуру палочек, которые обретают форму тонких нитей. Микроорганизмы можно чаще всего встретить в горячих источниках и верхних слоях почвы.
  2. Спорообразующие. Данное название говорит само за себя – микроорганизмы способны образовывать споры и проживают в обработанной почве или водах, подвергавшихся аэрации. Отличаются умением подстраиваться под изменения в окружающей среде.

Об организации и реализации генетических данных бактерий

Изучение ферментов, влияющих на процесс синтеза дочерних молекул ДНК термофилов, пользуется популярностью благодаря наличию как теоретического, так и практического интереса. Он связан с успешным применением ферментов при осуществлении полимеразной цепной реакции – это один из самых чувствительных анализов ДНК.

Ее суть заключается в организации размножения в объеме, которого достаточно для осуществления исследований с применением гель-электрофореза. Исследование проводится в несколько шагов, среди которых разработка способов клонирования с последующей оценкой эффективности действия ферментов.

Полезные статьи

Проведение анализов почвы, лабораторные исследования

Экстремофил – определение, типы, примеры и викторины

Определение экстремофилов

Экстремофилы – это организмы, которые эволюционировали, чтобы выжить в условиях, когда-то считавшихся совершенно необитаемыми. Эти среды негостеприимны, они достигают экстремальных условий жары, кислотности, давления и холода, которые могут быть фатальными для большинства других форм жизни. Поскольку экстремофилы живут на крайних концах спектра, они могут указывать диапазон условий, при которых возможна жизнь.

Однако важно отметить, что экстремофилы являются «экстремальными» только с антропоцентрической точки зрения. Например, в то время как кислород необходим для нас самих и большей части жизни на Земле, многие организмы процветают в среде, где вообще нет кислорода.

Экстремофилы можно разделить на две широкие категории: экстремофильные организмы и экстремотолерантные организмы. Как следует из суффикса «philic», переводимого как «любящий», экстремофильные организмы нуждаются в одном или нескольких экстремальных условиях, чтобы процветать, в то время как экстремотолерантные организмы оптимально растут в более «нормальных» условиях, но все же способны пережить один или несколько экстремальных физико-химических веществ. ценности.

Большинство экстремофилов представляют собой микроскопические организмы, принадлежащие к домен жизни, известной как архея. Однако говорить, что экстремофилы ограничены этим доменом, было бы неправильно. Некоторые экстремофилы принадлежат к бактерии домен, а некоторые даже многоклеточный эукариоты!

Важность в исследованиях

Ферменты, секретируемые экстремофилами, называемые «экстремозимами», которые позволяют им функционировать в таких запрещающих средах, представляют большой интерес для медицинских и биотехнических исследователей. Возможно, они будут ключом к созданию генетически обоснованных лекарств или технологий, которые могут функционировать в экстремальных условиях.

Астробиологи также проявляют интерес к экстремофилам за их замечательную устойчивость к замерзанию. Экстремофилы, или «психрофилы», которые активны в таких средах, повышают вероятность жизни на других планетах, поскольку большинство тел в Солнечной системе заморожены. Кроме того, биохимические свойства таких психрофилов, такие как способность использовать мышьяк, а не фосфор для создания энергии, еще больше расширяют возможности внеземной жизни. И поскольку экстремофилы могут указывать диапазон условий, при которых возможна жизнь, они также могут дать подсказки о том, как и где искать жизнь в других солнечных телах.

Типы экстремофилов

Конечно, разные условия окружающей среды требуют разных адаптаций со стороны организмов, которые живут в этих условиях. Экстремофилы классифицируются в соответствии с условиями, в которых они растут. Однако обычно среды представляют собой смесь различных физико-химических условий, требующих, чтобы экстремофилы адаптировались к множественным физико-химическим параметрам. Экстремофилы, обнаруженные в таких условиях, называются «полиэкстремофилы».

ацидофильных

Ацидофилы адаптированы к условиям с кислотными значениями pH, которые варьируются от 1 до 5. В эту группу входят некоторые эукариоты, бактерии и археи, которые находятся в таких местах, как серные бассейны, районы, загрязненные кислотным дренажем шахт, и даже в наших собственных желудках!

Ацидофилы регулируют свои уровни pH с помощью различных специализированных механизмов, некоторые из которых пассивны (не оказывают энергии), а некоторые активны (оказывают энергию). Пассивные механизмы обычно включают усиление клеточная мембрана против внешней среды, и может включать в себя выделение биопленка мешать диффузия молекул в клетка или полностью меняя клеточную мембрану для включения защитных веществ и жирные кислоты, Некоторые ацидофилы могут секретировать буферные молекулы, чтобы помочь поднять их внутренние уровни pH. Механизмы активного регулирования pH включают водородный насос, который выталкивает ионы водорода из клетки с постоянно высокой скоростью.

Читать еще:  Дикие куры в природе фото, предки курицы домашней

Alakaliphiles

Алкалифилы адаптированы к условиям с базовыми значениями pH 9 или выше. Они поддерживают гомеостаз как пассивными, так и активными механизмами. Пассивные механизмы включают объединение цитоплазматических полиаминов внутри клетки. Полиамины богаты положительно заряженными аминогруппами, которые буферизуют цитоплазма в щелочной среде. Другой пассивный механизм имеет низкую проницаемость мембраны, которая препятствует движению протонов внутрь и наружу клетки. Активный метод регуляции включает ионный канал натрия, который переносит протоны в клетку.

термофильных

Термофилы процветают при чрезвычайно высоких температурах между 113 и 251 градусами по Фаренгейту. Их можно найти в таких местах, как гидротермальные жерла, вулканические отложения и горячие источники. Их выживание в таких местах можно отнести к их экстремозимам. аминокислоты из этих типов ферментов не теряют свою форму и теряют форму при сильном нагревании, что позволяет продолжать нормальную работу.

психрофильных

Психрофилы (также известные как криофилы) процветают при чрезвычайно низких температурах 5 градусов по Фаренгейту или ниже. Эта группа относится ко всем трем областям жизни (бактерии, археи и эукарья), и их можно найти в таких местах, как холодные почвы, вечная мерзлота, полярный лед, холодная вода океана и альпийские снежные покровы.

Один из способов выживания в условиях сильного холода можно объяснить их экстремозимами, которые продолжают функционировать при низких температурах и немного медленнее при еще более низких температурах. Психрофилы также способны производить белки, которые функционируют при низких температурах и содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот в своих плазматических мембранах, которые помогают защитить клетки от холода. В частности, однако, некоторые психрофилы могут заменить воду в своих телах сахарной трегалозой, предотвращая образование вредных кристаллов льда.

ксерофилы

Ксерофилы растут в очень сухих условиях, которые могут быть очень горячими или очень холодными. Они были найдены в таких местах, как пустыня Атакама, Большой бассейн и Антарктика. Как и их психрофильные друзья, некоторые ксерофилы способны заменить воду трегалозой, которая также может защищать мембраны и другие структуры от периодов с низкой доступностью воды.

Барофил (Пьезофил)

Барофилы – это организмы, которые лучше всего растут при высоких давлениях 400 атм и более. Они могут выжить, регулируя текучесть фосфолипидов в мембране. Эта текучесть компенсирует градиент давления между внутренней и внешней частью ячейки и внешней средой. Экстремальные барофилы оптимально растут при 700 атм или выше и не будут расти при более низких давлениях.

галофилы

Галофилы – это организмы, которые требуют высоких концентраций соли для роста. При солености свыше 1,5 М преобладают прокариотические бактерии. Тем не менее, эта группа относится ко всем трем сферам жизни, но в меньшем количестве.

Преодоление проблем гиперсоленой среды начинается с минимизации клеточной потери воды. Галофилы делают это путем накопления растворенных веществ в цитоплазме с помощью различных механизмов. Галофильные археи используют натриево-калиевые ионные насосы для удаления натрия и потребления калия. Галотолерантные бактерии уравновешивают осмотическое давление используя глицерин как совместимые растворы.

Примеры экстремофилов

Snottite

Также известный как «сопли», соплиты состоят из колоний обитающих в пещере экстремофильных, одноклеточных бактерий. Эти колонии похожи на сталактиты, но имеют консистенцию, ну, конечно, соплей. Эти колонии бактерий выживают экстремально токсичность и кислотность, среди других экстремальных физико-химических условий. Они выживают, используя хемосинтез превратить вулканические соединения серы в энергию и серная кислота отходы.

Гигантские трубочные черви

Гигантский трубчатый червь – это глубоководный экстремофил, найденный вблизи гидротермальных жерл, живущих в условиях высокого давления, высокой температуры и отсутствия солнечного света. Вода возле гидротермальных вентилей может достигать температуры 600 градусов по Фаренгейту, а давление может достигать почти 9000 фунтов на квадратный дюйм! Не имея собственного пищеварительного тракта, они выживают в таких условиях с помощью своих симбиотических партнеров: экстремофильных бактерий, которые живут в средней кишке гигантского трубчатого червя. Бактерии, которые могут составлять до половины веса червя, используют хемосинтез для превращения кислорода, сероводорода и углекислого газа в органические молекулы, которые червь может использовать в качестве пищи.

тихоходки

Технически эти восьминогие микроскопические существа, более технически более экстремальные, чем экстремофильные, являются одним из наиболее устойчивых организмов, известных человеку. У них есть две стратегии выживания: одна в случае наводнения, а другая в случае замерзания или засухи. При возникновении наводнения тардиграды раздуваются, как воздушные шары, что позволяет им всплывать на поверхность, где они имеют доступ к кислороду. В случае засухи или замерзания tardigrades обладают замечательной способностью заменять более 97% воды в их организме на тип сахара, называемый трегалозой. Это уменьшает потребность в воде и предотвращает образование кристаллов льда, которые в противном случае могли бы образоваться с водой и нанести вред этим организмам. Используя эти методы выживания, эти существа пережили температуры от -458 градусов по Фаренгейту до 300 градусов по Фаренгейту, давление в шесть раз больше, чем в самых глубоких частях океана, смертельные дозы радиации и даже космический вакуум! Тем не менее, чем дольше tardigrades остаются в неоптимальных условиях, тем ниже их шансы на выживание.

лорициферы

Эти микроскопические организмы были впервые собраны из глубин бассейна Средиземного моря, где насыщенный солью рассол, в котором они обитают, не смешивается и не поливается водами над ним. Они населяли морской осадок, процветая в этой соленой, сульфидной, морозной среде с высоким давлением без кислорода и света. Это возможно, потому что, в отличие от нас, у Loricifera есть водородосомы, которые не требуют кислорода вместо митохондрии, чтобы производить энергию!

гриллоблаттиды

Grylloblattidae – это семейство психрофильных насекомых, которые встречаются в холодных условиях, таких как горные вершины, ледники и ледяные щиты. Они предпочитают температуру от 33,8 до 39,2 градусов по Фаренгейту – чуть выше точки замерзания. Когда температура опускается ниже нуля, эти насекомые прячутся в снегу и остаются рядом с почвой – в противном случае они рискуют умереть из-за кристаллов льда, образующихся в их телах.

викторина

1. Психрофил _________.A. процветает в сильной жаре.B. Растет в условиях высокой солености.C. холодолюбиваD. XXXX

Ответ на вопрос № 1

С верно. «Psychro» переводится как «холодный», а «phile» переводится как «любитель». Поэтому психрофил это любитель простуды. Термофил процветает в условиях сильной жары. Галофилы растут в высокой солености.

2. Экстремотолерантным органом является ______________.A. организм не найден на земле.B. адаптирован к экстремальным условиям.C. адаптированы к умеренным условиям и могут жить в экстремальных условиях.D. адаптированы только к умеренным условиям.

Ответ на вопрос № 2

С верно. Некоторые экстремотолерантные организмы могут выживать в космосе, но они встречаются на Земле. Хотя они адаптированы к более умеренным или нормальным условиям, они способны выживать в экстремальных условиях.

3. Микроб Picrophilus torridus живет при уровне pH 0 (очень кислый). Что это за экстремофил?A. ксерофил.B. Барофил.C. алкалифил.D. ацидофил.

Ответ на вопрос № 3

D верно. Ксерофил живет в сухих условиях. Барофил живет под высоким давлением. Алкалифил процветает в щелочных (основных) растворах. Ацидофил процветает в кислых растворах.

Источники:

http://alivespace.ru/ekstermofily/

http://www.pesticidy.ru/dictionary/Thermophiles

http://nortest.pro/stati/voda/termofilnye-bakterii.html

Экстремофил – определение, типы, примеры и викторины

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector