Đặc điểm tâm thần, loại và ví dụ



các tâm thần chúng là một kiểu con của các sinh vật cực đoan đặc trưng bởi nhiệt độ thấp, thường là từ -20 ° C đến 10 ° C và bằng cách chiếm giữ môi trường sống lạnh vĩnh viễn. Những sinh vật này thường là vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ, tuy nhiên có những metazoans như địa y, tảo, nấm, tuyến trùng và thậm chí cả côn trùng và động vật có xương sống..

Môi trường lạnh thống trị sinh quyển trái đất và bị các vi sinh vật phong phú và đa dạng đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong các chu trình hóa sinh toàn cầu.

Ngoài việc hỗ trợ nhiệt độ thấp, các sinh vật loạn thần cũng phải thích nghi với các điều kiện khắc nghiệt khác, như áp suất cao, nồng độ muối cao và bức xạ tia cực tím cao..

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm của sinh vật loạn thần
    • 1.1 Môi trường sống
    • 1.2 Thích ứng
  • 2 loại tâm thần và ví dụ
    • 2.1 Sinh vật đơn bào
    • 2.2 Sinh vật đa bào
    • 2.3 Nhiệt độ tăng trưởng và sinh vật tâm thần
    • 2.4 Methanococcoides burtonii và Methanogenium frigidum ở Hồ Ace
    • 2.5 Sprialopyxis alaskensis và haloarchaea
  • 3 ứng dụng công nghệ sinh học
  • 4 tài liệu tham khảo

Đặc điểm của sinh vật tâm thần

Môi trường sống

Môi trường sống chính của các sinh vật tâm thần là:

-Môi trường biển cực.

-Banquisa hoặc băng biển.

-Môi trường địa cực.

-Hồ có độ cao và vĩ độ.

-Hồ subglacial.

-Vùng núi cao lạnh.

-Bề mặt sông băng.

-Sa mạc cực.

-Biển sâu.

Thích ứng

Tâm thần được bảo vệ khỏi đóng băng bởi các thích ứng khác nhau. Một trong số đó là tính linh hoạt của màng tế bào, mà chúng đạt được bằng cách bao gồm một hàm lượng cao các axit béo ngắn và không bão hòa trong các cấu trúc của màng lipid của chúng.

Tác dụng của việc kết hợp các axit béo này là làm giảm điểm nóng chảy, tăng đồng thời tính lưu động và sức đề kháng của nó.

Một sự thích nghi quan trọng khác của bệnh tâm thần là sự tổng hợp protein chống đông. Những protein này giữ nước cơ thể ở trạng thái lỏng và bảo vệ DNA khi nhiệt độ xuống dưới điểm đóng băng của nước. Chúng cũng ngăn chặn sự hình thành của băng hoặc sự kết tinh lại của nó.

Các loại tâm thần và ví dụ

Sinh vật không xương

Sự đa dạng của tâm thần đơn bào là rất lớn, trong số này chúng ta có thể kể đến các thành viên của hầu hết các dòng vi khuẩn: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 và Planct.

Ngoài ra, Proteobacteria và Verrucomicrobia đã được phát hiện ở các cryoconites Bắc Cực, Nam Cực và alpine. Chúng cũng đã được phát hiện ở Greenland, Canada, Tây Tạng và dãy Hy Mã Lạp Sơn.

Trong số các vi khuẩn lam tâm thần chúng ta tìm thấy Leptolvngbva, Phormidium và Nostoc. Các thể loại phổ biến khác là đơn bào Aphanothece, Chroococcus và Charnaesiphon, và dây tóc Dao động, Microcoleus, Tâm thần phân liệt, Anabaena, Calothrix, Crinalium và Plectonerna.

Sinh vật đa bào

Trong số các loài côn trùng tâm thần, chúng ta có thể đặt tên cho chi Diamesa thuộc dãy Hy Mã Lạp Sơn (Nepal), vẫn hoạt động cho đến khi đạt tới nhiệt độ -16 ° C.

Ngoài ra còn có muỗi muỗi (không cánh), Bỉ Nam Cực, Dài 2-6 mm, đặc hữu của Nam Cực. Đây là loài côn trùng duy nhất trên lục địa và cũng là loài động vật duy nhất sống trên cạn.

Động vật có xương sống cũng có thể bị tâm thần. Một số ví dụ bao gồm một số lượng nhỏ ếch, rùa và rắn sử dụng nước đóng băng ngoại bào (nước bên ngoài tế bào) như một chiến lược sinh tồn để bảo vệ tế bào của chúng trong mùa đông.

Tuyến trùng Nam Cực Panagrolaimus davidi có thể sống sót qua sự đóng băng của nước nội bào và sau đó phát triển trở lại và sinh sản.

Ngoài ra, loài cá thuộc họ Barkichthyidae - sống ở vùng nước lạnh ở Nam Cực và miền Nam Nam Mỹ - sử dụng protein chống đông để bảo vệ tế bào của chúng chống lại sự đóng băng hoàn toàn.

Nhiệt độ tăng trưởng và sinh vật tâm thần

Nhiệt độ tối đa (Ttối đa) sự tăng trưởng của một sinh vật là cao nhất mà điều này có thể chịu đựng được. Trong khi nhiệt độ tối ưu (Tchọn tham gia) của sự tăng trưởng là một trong đó sinh vật phát triển nhanh hơn.

Nó thường được coi là tất cả các sinh vật tồn tại và phát triển trong môi trường nhiệt độ thấp là tâm thần. Tuy nhiên, như chúng ta đã biết, thuật ngữ này loạn thần nó chỉ nên được áp dụng cho những sinh vật có Ttối đa là 20 ° C (nghĩa là chúng không thể tồn tại ở nhiệt độ cao hơn).

Các vi sinh vật đã được phân lập từ các khu vực rất lạnh, có thể phát triển trong điều kiện phòng thí nghiệm ở nhiệt độ trên 20 ° C, điều này cho thấy rằng mặc dù chúng thích nghi với nhiệt độ thấp, chúng không nên được coi là loạn thần. Những vi sinh vật này được gọi là "mesotolerantes", nghĩa là chúng chịu được nhiệt độ trung bình.

Methanococcoides burtonii và Methanogenium frigidum trong hồ Ace

Methanococcoides burtonii là một vòng cung cực đoan và methanogen được phân lập từ hồ Ace ở Nam Cực, nơi nhiệt độ nằm trong khoảng từ 1 đến 2 ° C. Tuy nhiên, trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã phát hiện ra rằng T của anh ấychọn tham gia tăng trưởng là 23 ° C và Ttối đa  là 28 ° C, vì vậy nó không nên được coi là loạn thần.

Methanogenium frigidum nó cũng là một vi khuẩn cổ methanogen và halophilic (chịu được muối ở giữa), được phân lập từ hồ Ace và trong phòng thí nghiệm trình bày một Tchọn tham gia  15 ° C và Ttối đa 18 ° C, có thể phân loại nó thành psicrófilo.

Kẻ tâm thần có thể được xem xét M. frigidum nó nên thích nghi tốt hơn với nhiệt độ thấp M. burtonii. Tuy nhiên,, M. burtonii phát triển nhanh hơn M. frigidum ở nhiệt độ 1 đến 2 ° C trong hồ Ace.

Những dữ liệu này chỉ ra rằng có các yếu tố môi trường khác (sinh học và phi sinh học), ngoài nhiệt độ, ảnh hưởng đến sự tăng trưởng dân số của các vi sinh vật này trong môi trường sống tự nhiên của chúng..

Sự sống sót của một sinh vật trong một môi trường nhất định phụ thuộc vào sự kết hợp của nhiều yếu tố môi trường chứ không phụ thuộc vào tác động của chỉ một. Mặt khác, mỗi vi sinh vật có các yêu cầu cụ thể (khác với nhiệt độ), điều này cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của nó.

Trong trường hợp M. burtonii và M. frigidum, người ta biết rằng mỗi người sử dụng các nguồn năng lượng và carbon khác nhau: M. burtonii sử dụng chất nền bị methyl hóa trong khi M. frigidum sử dụng H2: CO2 cho sự phát triển của bạn Hồ Ace bão hòa khí metan, tạo điều kiện cho sự phát triển của M. burtonii.

Sprialopyxis alaskensis và quầng

Sprialopyxis alaskensis là một loại vi khuẩn được phân lập từ vùng biển của bán cầu bắc, nơi nhiệt độ 4 - 10 ° C chiếm ưu thế. Mặt khác, haloarchaeas, là những sinh vật sống ở vùng nước bão hòa muối, phát triển ở -20 ° C..

Mặc dù có quần thể cao trong môi trường sống tự nhiên của chúng, không có vi sinh vật nào trong số này có thể được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ dưới 4 ° C.

Biến, S. alaskensis có một Ttối đa 45 ° C và haloarchaea có thể phát triển ở nhiệt độ trên 30 ° C, vì vậy chúng không thể được coi là loạn thần. Tuy nhiên, quần thể của chúng thích nghi tốt và rất phong phú ở những vùng cực lạnh.

Từ những điều trên chúng ta có thể giả định rằng có những yếu tố môi trường hạn chế khác ảnh hưởng đến sự tồn tại của những sinh vật này trong môi trường sống tự nhiên của chúng, và nhiệt độ không phải là yếu tố quan trọng nhất.

Ứng dụng công nghệ sinh học

Enzyme của các sinh vật loạn thần được đặc trưng bởi hoạt động cao ở nhiệt độ thấp và trung bình. Ngoài ra, các enzyme này có độ ổn định nhiệt kém.

Đối với những đặc điểm này, các enzyme của sinh vật loạn thần rất hấp dẫn được áp dụng trong các quy trình khác nhau của ngành công nghiệp thực phẩm, y học, sinh học phân tử, trong ngành dược phẩm, trong số những người khác.

Tài liệu tham khảo

  1. Cavicchioli, R. (2015). Về khái niệm của một kẻ tâm thần. Tạp chí ISME, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
  2. Krembs, C. và Deming, J. W. (2008). Vai trò của exopolyme trong sự thích nghi của vi sinh vật với băng biển. Trong: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. và Gerday, C. reds) Tâm thần: từ đa dạng sinh học đến công nghệ sinh học. Springer-Verlag, Berlin, Đức, trang. 247-264.
  3. Kohshima, S. (1984). Một loài côn trùng chịu lạnh mới lạ được tìm thấy trong sông băng ở dãy Himalaya. Thiên nhiên, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
  4. Margesin, R. (chủ biên). (2017). Tâm thần: từ đa dạng sinh học đến công nghệ sinh học. Tái bản lần thứ hai. Springer Verlag, Heidelberg, Đức. Trang. 685.
  5. Miteva, V. (2008). Vi khuẩn trong tuyết và băng. Trong: Margesin, R. và Schirmer, F. (eds) Những kẻ tâm thần: từ đa dạng sinh học đến công nghệ sinh học. Springer Verlag, Heidelberg, Đức, trang. 31-50.
  6. Giá, P. B. (2000). Một môi trường sống cho những kẻ tâm thần trong băng sâu ở Nam Cực. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ 97, 1247-1251.