Психрофилы: кто к ним относится, температура развития, примеры

Психрофильные бактерии — это подтип экстремофильных организмов, для которых характерны низкие температуры, обычно от -20 ° C до 10 ° C, и которые обитают в постоянно холодных местах обитания. Эти организмы обычно представляют собой бактерии или археи, однако есть метазоиды, такие как лишайники, водоросли, грибы, нематоды и даже насекомые и позвоночные.

Холодная среда доминирует в биосфере Земли и заселена многочисленными и разнообразными микроорганизмами, которые играют потенциально важную роль в глобальных биогеохимических циклах.

Что делать в такой ситуации? Для начала рекомендуем. В этой статье подробно описаны методы борьбы с паразитами. Также рекомендуем обратиться к специалисту.

Помимо поддержания низких температур, психрофильные организмы также должны приспосабливаться к другим экстремальным условиям, таким как высокое давление, высокая концентрация соли и высокое УФ-излучение.

Психрофилы — кто они?

Многие из этих организмов — бактерии или археи, но некоторые эукариоты, такие как лишайники, снежные водоросли, грибы и бескрылые мошки, также психрофилы.

Бактерии, которые могут переносить экстремальный холод, включают Arthrobacter sp., Psychrobacter sp., А также представителей родов Halomonas, Pseudomonas, Hyphomonas и Sphingomonas. Другой пример — Chryseobacterium greenlandensis, психрофил, обнаруженный во льдах возрастом 120 000 лет.

• Umbilicaria antarctica и Xanthoria elegans — это лишайники, которые фотосинтезируют при температуре до -24 ° C и могут расти примерно до -10 ° C. Некоторые многоклеточные эукариоты могут быть метаболически активными даже при минусовых температурах, например, некоторые хвойные деревья; представители семейства Chironomidae все еще активны при -16 ° C.
• Penicillium — это род грибов, обитающих в самых разных средах, в том числе в условиях сильного холода.

Среди психрофильных насекомых Grylloblattidae или ледяные ползунки имеют оптимальную температуру от 1 до 4 ° C.Бескрылый комар (Chironomidae) Belgica antarctica может переносить соль, замораживание и сильный ультрафиолетовый свет и имеет геном самого маленького из известных насекомых. Считается, что небольшой геном из 99 миллионов пар оснований может адаптироваться к экстремальным условиям.

Место обитания

Холодная среда, в которой живут психрофилы, присутствует на Земле повсеместно, поскольку большая часть поверхности планеты имеет температуру ниже 15 ° C. Они присутствуют в вечной мерзлоте, полярных льдах, ледниках, снежных полях и глубоких водах океана. Эти организмы также встречаются в морских ледяных карманах, богатых солью.

Микробную активность измеряли в мерзлых почвах при температуре ниже -39 ° C. Помимо температурного предела, психрофилы также должны приспосабливаться к другим экстремальным условиям окружающей среды, которые могут возникнуть в результате их среды обитания. Эти ограничения включают высокое давление на большой глубине и высокую концентрацию соли на некоторых льдинах.

Группы психофилов

В зависимости от влияния температурного режима на рост и развитие клеток психрофилы делятся на несколько групп:

1. Облигатные (истинные) прсикрофилы — это микроорганизмы с оптимальной температурой для развития + 15 ° С и ниже и максимальной температурой не выше + 20 ° С. Эта группа микробов широко распространена только в местах с постоянно низкими температурами и образует естественный микробоценоз регионы вечного холода.
2. Факультативные психрофилы (психотрофные или психоактивные) — это микробы, которые развиваются при 0 ° C, но оптимальная температура для развития этой группы микроорганизмов выше и составляет + 25 ° C — + 30 ° C, а максимальная температура составляет + 35 ° C. Микроорганизмы этой подгруппы часто встречаются в почве и воде холодного или умеренного климата.

Особенности психрофилов

Согласно современным представлениям, способность расти и развиваться при низких температурах обусловлена ​​следующими характеристиками:

• содержание ферментов в клетках, имеющих низкую температуру активации и способных эффективно функционировать при низких температурах, при + 30 ° С эти ферменты теряют способность катализировать соответствующие процессы;
• высокая проницаемость мембраны при низких температурах обеспечивается наличием в липидах большого количества ненасыщенных жирных кислот;
• полисомы образуются даже в условиях низких температур.

Типы психрофилов и примеры

Одноклеточные организмы

Разнообразие одноклеточных психрофилов очень велико, среди которых можно отметить представителей большинства бактериальных линий: ацидобактерии, актинобактерии, бактериоиды, хлорофлексы, цианобактерии, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 и Planctomycetes.

Кроме того, протеобактерии и веррукомикробные препараты были обнаружены в криоконитах Арктики, Антарктики и Альп. Они также были найдены в Гренландии, Канаде, Тибете и Гималаях..

Психрофильные цианобактерии включают Leptolvngbva, Phormidium и Nostok. Другие общие роды — одноклеточные Aphanothece, Chroococcus и Charnaesiphon и Filamentous Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium и Plectonerna.

Плюрицеллюлярные организмы

Психофильные насекомые включают род Diamesa из Гималаев (Непал), который остается активным до тех пор, пока температура не достигнет -16 ° C.

Есть также апартус (бескрылый) комар, Бельгийская Антарктида, длиной 2-6 мм, эндемик Антарктиды. Это единственное насекомое на континенте и единственное исключительно наземное животное.

Позвоночные также могут быть психрофилами. Некоторые примеры включают небольшое количество лягушек, черепах и змей, которые используют замороженную внеклеточную воду (воду вне клеток) в качестве стратегии выживания для защиты своих клеток зимой.

Антарктическая нематода Panagrolaymus davidi может пережить замерзание внутриклеточной воды и впоследствии расти и размножаться.

Кроме того, рыбы из семейства Channichthyidae, обитающие в холодных водах Антарктиды и южной части Южной Америки, используют протеины-антифризы для защиты своих клеток от замерзания..

Температуры роста и психофильные организмы

Максимальная температура роста (Tmax) тела — самая высокая, которую он может выдержать. При условии, что оптимальная температура (Tchoose) для роста — та, при которой тело растет быстрее всего.

Принято считать, что все организмы, которые выживают и развиваются в условиях низких температур, являются психрофильными. Однако, как мы знаем, термин психрофилы следует применять только к тем организмам, у которых Tmax составляет 20 ° C (т.е они не могут выжить при более высоких температурах).

Микроорганизмы, выделенные из очень холодных областей, могут расти in vitro при температурах выше 20 ° C, что указывает на то, что, хотя они адаптированы к низким температурам, их не следует считать психрофильными. Эти микроорганизмы называются «мезотолерантными», т. Е. Они переносят умеренные температуры.

Methanococcoides burtonii и Methanogenium frigidum в озере Эйс

Methanococcoides burtonii Экстремофильная и метаногеновая дуга, выделенная из озера Ас в Антарктиде, где температура колеблется от 1 до 2 ° C следует считать психрофильным.

Methanogenium frigidum также представляет собой метаногенные и галофильные археи (которые несут соли в среде), выделенные из самого озера Ас и которые в лабораторных условиях имеют Tp 15 ° C и Tmax 18 ° C, могут быть классифицированы как психрофильные.

Психрофильным можно считать M frigidum, он должен лучше адаптироваться к низким температурам, чем M. Bertonia, однако M. Burtonia растет быстрее, чем M frigidum, при температуре от 1 до 2 ° C в озере Эйс.

Эти данные указывают на то, что существуют другие факторы окружающей среды (биотические и абиотические), помимо температуры, которые влияют на рост популяции этих микроорганизмов в их естественной среде обитания..

Выживание организма в данной среде зависит от комбинации многих факторов окружающей среды, а не от воздействия только одного. С другой стороны, у каждого микроорганизма есть особые потребности (кроме температуры), которые также влияют на его производительность.

В случае M. Bertonia и M frigidum известно, что каждый из них использует разные источники углерода и энергии: M. Bertonia использует метилированные субстраты, а M frigidum использует H2: CO2 для вашего роста. Озеро Ас насыщено метаном, что способствует росту M. Bertonia.

Sphingopyxis alaskensis и галоархии

Sphingopyxis alaskensis — бактерия, выделенная из морских вод северного полушария, где преобладают температуры 4-10 ° C.Галоархеи — археи, обитающие в соленых водах, растут при -20 ° C..

Несмотря на высокую плотность населения в естественной среде обитания, ни один из этих микроорганизмов нельзя выращивать в лаборатории при температуре ниже 4 ° C..

в свою очередь, S alaskensis имеет Tmax 45 ° C, а галоархии могут расти при температурах выше 30 ° C, поэтому их нельзя считать психрофильными. Однако их популяция хорошо адаптирована и очень распространена в очень холодных регионах.

Основываясь на вышеизложенном, мы можем предположить, что существуют другие ограничивающие факторы окружающей среды, влияющие на выживание этих организмов в их естественной среде обитания, и температура не является самым важным фактором.

Психротрофные насекомые

Психротрофные насекомые могут переносить низкие температуры посредством нескольких общих механизмов (в отличие от условно-патогенных и чувствительных к холоду насекомых):

• сопротивление холоду
• избегать замерзания
• устойчивость к замерзанию

Холодостойкие насекомые погибают от отрицательных температур после длительного воздействия умеренных или умеренных отрицательных температур. Насекомые, которые избегают замерзания, могут выжить в течение длительного времени при минусовых температурах в гипотермическом состоянии, но они умирают в момент переохлаждения .

Морозостойкие насекомые могут пережить образование кристаллов льда внутри своего тела при минусовых температурах. Устойчивость насекомых к замораживанию считается постоянной, при этом некоторые виды насекомых проявляют частичную устойчивость (например, Tipula paludosa, Hemideina thoracica), умеренную (например, Cryptocercus punctulatus) и сильную (например, морозостойкость с низким переохлаждением (например, Pytho deplanatus).

Победить паразитов можно!

— Надежное и безопасное избавление от паразитов за 21 день!

• В состав входят только натуральные компоненты;
• Абсолютно безопасно;
• Не вызывает побочных эффектов;
• Он выводит из организма продукты жизнедеятельности паразитов.
• Эффективно уничтожает большинство видов гельминтов за 21 день.
• Защищает печень, сердце, легкие, желудок, кожу от паразитов;

Теперь действует программа льготной бесплатной упаковки. Читать .