Ciri-ciri, jenis dan contoh extremophiles



The extremophiles mereka adalah organisma yang hidup dalam persekitaran yang melampau, iaitu, yang bergerak dari keadaan di mana kebanyakan organisme diketahui oleh manusia..

Istilah "melampau" dan "extremophile" agak antroposentrik, kerana manusia menilai habitat dan penduduknya, bergantung kepada apa yang akan dianggap melampau untuk kewujudan kita sendiri.

Oleh itu, apa yang menyerupai persekitaran yang melampau ialah ia memberikan syarat-syarat yang tidak dapat ditanggung bagi manusia mengenai suhu, kelembapan, kemasinan, cahaya, pH, ketersediaan oksigen, tahap ketoksikan, dan lain-lain..

Dari perspektif bukan antroposentrik, manusia boleh menjadi makhluk-makhluk pelepasan, bergantung kepada organisma yang menilai mereka. Sebagai contoh, dari sudut pandangan organisma anaerob yang ketat, yang mana oksigen adalah toksik, makhluk aerobik (seperti manusia) akan menjadi extremophiles. Bagi manusia, sebaliknya, organisma anaerob adalah extremophiles.

Indeks

  • 1 Asal istilah "extremophiles"
    • 1.1 R. D. Macelroy
  • 2 Ciri-ciri persekitaran yang melampau
  • 3 Jenis ekstremilik pada skala zoologi
    • 3.1 organisma bersel tunggal
    • 3.2 organisma multiselular
    • 3.3 Poly-extremophiles
  • 4 Jenis persekitaran yang paling biasa
    • 4.1 Persekitaran sejuk yang melampau
    • 4.2 Persekitaran haba yang melampau
    • 4.3 Persekitaran dengan tekanan yang melampau
    • 4.4 Asid melampau dan persekitaran alkali
    • 4.5 Hypersaline dan persekitaran anoxic
    • 4.6 Persekitaran radiasi yang tinggi
    • 4.7 Hujung antropogenik
  • 5 Peralihan dan ekoton
  • 6 Haiwan dan tumbuhan dengan beberapa peringkat atau fasa
    • 6.1 Tumbuhan
    • 6.2 Haiwan
  • 7 Rujukan

Asal istilah "extremophiles"

Pada masa ini kita mentakrifkan pelbagai persekitaran yang "melampau" di dalam dan di luar planet Bumi dan kita sentiasa menemui organisma yang mampu, bukan sahaja yang hidup, tetapi juga makmur secara meluas dalam kebanyakan mereka.

R. D. Macelroy

Pada tahun 1974, R. D. macelroy dicadangkan istilah "extremophiles" untuk menentukan organisma ini mempunyai pertumbuhan yang optimum dan pembangunan di dalam keadaan ekstrem, berbanding dengan organisma mesophilic yang tumbuh dalam persekitaran keadaan perantaraan.

Menurut Macelroy:

"Extremófilo adalah deskriptif untuk organisma yang mampu menetap persekitaran yang bermusuhan dengan mesophiles, atau organisma yang hanya tumbuh di persekitaran perantaraan".

Terdapat dua asas ekstremisme dalam organisma: yang boleh bertolak ansur keadaan alam sekitar yang melampau dan menjadi dominan terhadap orang lain; dan mereka yang tumbuh dan berkembang secara optimum di bawah keadaan yang melampau.

Ciri-ciri persekitaran yang melampau

Nama persekitaran sebagai "akhir" bertindak balas kepada pembinaan antropogen, berdasarkan pertimbangan hujung distal daripada garis dasar keadaan tertentu alam sekitar (suhu, kemasinan, radiasi, dan lain-lain), yang membolehkan hidup manusia.

Walau bagaimanapun, denominasi ini mesti berdasarkan ciri-ciri tertentu persekitaran, dari perspektif organisma yang mendiaminya (bukan perspektif manusia).

Ciri-ciri ini termasuk: biomas, produktiviti, kepelbagaian biologi (bilangan spesies dan perwakilan taksonomi yang lebih tinggi), kepelbagaian proses dalam ekosistem dan penyesuaian khusus terhadap persekitaran organisma yang dipersoalkan.

Jumlah keseluruhan ciri-ciri ini menandakan keadaan ekstrim persekitaran. Sebagai contoh, persekitaran yang melampau adalah yang biasanya menyampaikan:

  • Biomas dan produktiviti yang rendah
  • Kehebatan bentuk kehidupan kuno
  • Ketiadaan bentuk kehidupan unggul
  • Ketiadaan fotosintesis dan penetapan nitrogen tetapi bergantung kepada laluan metabolik lain dan adaptasi khusus kitaran metabolik, morfologi dan / atau hayat.

Jenis-jenis extremophiles pada skala zoologi

Organisma Unicelular

Istilah extremophile sering merujuk kepada prokariot, seperti bakteria, dan kadang-kadang digunakan secara bergantian dengan Archaea..

Walau bagaimanapun, terdapat pelbagai organisma extremophile dan pengetahuan kami tentang kepelbagaian phylogenetic dalam habitat melampau meningkat hampir setiap hari.

Sebagai contoh, kita tahu bahawa semua hyperthermophiles (penyayang panas) adalah ahli Archaea dan Bakteria. Eukariot adalah biasa di kalangan psikrofilik (sejuk cintakan), acidophilic (pencinta pH rendah), alkalophilic (pencinta pH tinggi), xerophilic (pencinta persekitaran kering) dan halophilic (garam penyayang).

Organisma multiselular

Organisme multiselular, seperti haiwan invertebrat dan vertebrata, juga boleh menjadi ekstremit.

Sebagai contoh, sesetengah psikrofilik termasuk sebilangan kecil katak, penyu dan ular, yang semasa musim sejuk mengelakkan pembekuan intrasel dalam tisu mereka, terkumpul osmolytes dalam sitoplasma sel dan membolehkan pembekuan hanya air extracellular (sel luar).

Contoh lain ialah kes nematod Antartika Panagrolaimus davidi, yang dapat bertahan dalam pembekuan intraselular (pembekuan air di dalam sel anda), boleh tumbuh dan menghasilkan semula selepas pencairan.

Juga ikan dalam keluarga Channichthyidae itu, penduduk di perairan sejuk Antartika dan benua Amerika Selatan, yang digunakan protein bahan antibeku untuk melindungi sel-sel anda daripada pembekuan lengkap.

Poly-extremophiles

Poly-extremophiles adalah organisma yang dapat bertahan lebih daripada satu keadaan yang melampau pada masa yang sama, oleh sebab itu biasa di semua persekitaran yang ekstrim.

Sebagai contoh, tumbuh-tumbuhan padang pasir yang bertahan kedua-dua haba melampau, ketersediaan air terhad dan, sering, kemasinan yang tinggi.

Satu lagi contoh ialah haiwan yang mendiami dasar laut, yang mampu menahan tekanan yang sangat tinggi, seperti kekurangan cahaya dan kekurangan nutrien, antara lain..

Jenis-jenis persekitaran yang paling biasa

Keterlaluan alam sekitar secara tradisional ditentukan berdasarkan faktor abiotik, seperti:

  • Suhu.
  • Ketersediaan air.
  • Tekanan.
  • pH.
  • Salinitas.
  • Kepekatan oksigen.
  • Tahap radiasi.

Begitu juga, extremophiles digambarkan atas dasar keadaan ekstrim yang menyokong.

Persekitaran melampau yang paling penting yang boleh kita kenali mengikut keadaan abiotik mereka adalah:

Persekitaran sejuk yang melampau

Persekitaran sejuk yang melampau adalah mereka yang dikekalkan atau jatuh kerap untuk tempoh (pendek atau panjang) suhu di bawah 5 ° C. Ini termasuk kutub tanah, kawasan pergunungan dan beberapa habitat laut dalam. Malah beberapa padang pasir yang sangat panas pada siang hari mempunyai suhu yang sangat rendah pada waktu malam.

Terdapat organisma lain yang hidup di dalam cryosphere (di mana air berada dalam keadaan pepejal). Sebagai contoh, organisma hidup dalam matriks ais, permafrost, di bawah berterusan atau berkala salji liputan, mesti bertolak ansur dengan pelbagai hujung, termasuk sejuk, pengeringan dan tahap radiasi yang tinggi.

Persekitaran haba yang melampau

Habitat yang sangat panas adalah yang tetap atau secara berkala mencapai suhu melebihi 40 ° C. Sebagai contoh, gurun panas, tapak geoterma dan lubang hidroterma dalam air.

Selalunya mereka yang berkaitan dengan persekitaran yang melampau suhu tinggi di mana air yang ada adalah sangat terhad (atau tempoh masa yang berterusan tetap), seperti padang pasir panas dan sejuk, dan beberapa habitat endolithic (yang terletak dalam batuan).

Persekitaran dengan tekanan yang melampau

Persekitaran lain tertakluk kepada tekanan hidrostatik yang tinggi, seperti zon benthik lautan dan tasik yang dalam. Dalam kedalaman ini, penduduknya mesti menahan tekanan di atas 1000 atmosfera.

Sebagai alternatif, terdapat ekstrem hipobarik (tekanan atmosfera yang rendah), di gunung dan di kawasan tinggi yang lain di dunia.

Asid melampau dan persekitaran alkali

Secara amnya, persekitaran yang sangat berasid adalah yang mengekalkan atau kerap mencapai nilai di bawah pH 5.

PH yang rendah, khususnya, meningkatkan keadaan "melampau" persekitaran, kerana ia meningkatkan kelarutan logam yang hadir dan organisma-organisma yang hidup di dalamnya mesti disesuaikan untuk menghadapi pelbagai ekstrem abiotik.

Sebaliknya, persekitaran sangat alkali adalah mereka yang kekal atau secara teratur mendaftar nilai pH di atas 9..

Contoh persekitaran pH yang melampau termasuk tasik, air bawah tanah, dan tanah, sangat berasid atau alkali.

Persekitaran hipersaline dan anoxic

Persekitaran hypersaline ditakrifkan sebagai yang mempunyai kepekatan garam lebih tinggi daripada air laut, yang mempunyai 35 bahagian per seribu. Persekitaran ini termasuk tasik hypersaline dan saline.

Dengan "saline" kita tidak merujuk hanya kepada kemasinan oleh natrium klorida, kerana mungkin ada persekitaran salin di mana garam yang lebih tinggi adalah yang berbeza.

Habitat dengan oksigen bebas yang terhad (hipoksik) atau tiada oksigen hadir (anoksik), sama ada berterusan atau pada selang masa yang tetap, juga dianggap melampau. Sebagai contoh, persekitaran dengan ciri-ciri ini akan menjadi lembangan anoxic di lautan dan tasik, dan lapisan sedimen terdalam.

Persekitaran radiasi yang tinggi

Sinaran ultraviolet (UV) atau sinar inframerah (IR) juga boleh mengenakan syarat ekstrem pada organisma. Persekitaran yang melampau dalam radiasi adalah mereka yang terdedah kepada radiasi luar biasa atau radiasi yang luar biasa di luar julat normal. Sebagai contoh, persekitaran kutub dan ketinggian yang tinggi (daratan sebagai akuatik).

Phaeocystis pouchetii

Sesetengah spesies mempamerkan mekanisme mengelakkan radiasi UV atau IR yang tinggi. Sebagai contoh, rumpai laut Antartika Phaeocystis pouchetii menghasilkan "pelindung matahari" air larut, yang kuat menyerap panjang gelombang UV-B (280-320nm) dan melindungi sel-sel mereka tahap yang sangat tinggi UV-B di atas 10 m turus air (selepas pemecahan ais laut).

Deinococcus radiodurans

Organisme lain sangat bertolak ansur dengan radiasi mengion. Sebagai contoh, bakteria Deinococcus radiodurans boleh mengekalkan integriti genetiknya dengan mengkompensasikan kerosakan DNA yang luas selepas pendedahan kepada radiasi mengion.

Bakterium ini menggunakan mekanisme intercellular untuk menghadkan kemerosotan dan menyekat penyebaran serpihan DNA. Di samping itu, ia mempunyai protein pembaikan DNA yang sangat cekap.

Astyanax hubbsi

Walaupun dalam persekitaran dengan sinaran rendah yang jelas atau tiada sinaran, organisme ekstrifile disesuaikan untuk bertindak balas terhadap perubahan dalam tahap radiasi.

Contohnya, Astyanax hubbsi, seekor ikan buta Mexico yang mendiami gua-gua, tidak hadir struktur ocular yang sangat ketara dan, bagaimanapun, boleh membezakan perbezaan kecil dalam cahaya ambien. Mereka menggunakan photoreceptor luar biasa untuk mengesan dan bertindak balas terhadap rangsangan visual dalam pergerakan.

Hujung antropogenik

Kami kini hidup dalam persekitaran di mana keadaan persekitaran yang melampau dikenakan, buatan dihasilkan sebagai kesan aktiviti manusia.

Persekitaran yang dipanggil dengan kesan antropogenik sangat bervariasi, mempunyai jangkauan global dan tidak boleh lagi diabaikan ketika menentukan persekitaran ekstrim tertentu.

Contohnya, persekitaran yang terjejas oleh pencemaran (atmosfera, air dan tanah) seperti perubahan iklim dan hujan asid-, pengekstrakan sumber semula jadi, gangguan fizikal dan pengekalan lebihan.

Peralihan dan ekoton

Sebagai tambahan kepada persekitaran yang ekstrem yang disebutkan di atas, ahli ekologi daratan sentiasa menyedari sifat istimewa zon peralihan antara dua atau lebih masyarakat atau persekitaran yang pelbagai, seperti garis pokok di pergunungan atau sempadan antara hutan dan padang rumput. . Ini disebut tali pinggang ketegangan atau ecotone.

Ecotones juga wujud dalam persekitaran laut, sebagai contoh, peralihan antara ais dan air yang diwakili oleh tepi ais laut. Zon peralihan ini biasanya mempamerkan kepelbagaian spesis yang lebih besar dan ketumpatan biomas daripada komuniti mengapit, terutamanya kerana organisma yang hidup di dalamnya dapat memanfaatkan sumber-sumber persekitaran yang bersebelahan, yang dapat memberi mereka kelebihan.

Walau bagaimanapun, ekoton sentiasa berubah dan dinamik, yang sering menunjukkan variasi yang lebih luas dalam keadaan abiotik dan biotik sepanjang tempoh tahunan daripada persekitaran bersebelahan.

Ini secara semestinya boleh dianggap "melampau", kerana ia memerlukan organisma sentiasa menyesuaikan tingkah laku mereka, fenologi (masa bermusim) dan interaksi dengan spesies lain.

Spesies yang hidup di kedua-dua belah ekotone sering lebih bertoleransi terhadap dinamika, manakala spesies yang jaraknya terhad kepada satu sisi, mengalami sisi lain sebagai ekstrem.

Secara umum, zon peralihan ini juga sering kali pertama terjejas oleh perubahan iklim dan / atau pengubahan, kedua-duanya semulajadi dan antropogenik.

Haiwan dan tumbuhan dengan beberapa peringkat atau fasa

Bukan sahaja persekitaran dinamik, mereka boleh melampau atau tidak, tetapi organisma juga dinamik dan mempunyai siklus hidup dengan tahap yang berlainan, disesuaikan dengan keadaan persekitaran tertentu.

Ia boleh berlaku bahawa persekitaran yang menyokong salah satu peringkat kitaran hidup organisma adalah melampau untuk tahap yang lain.

Tumbuhan

Sebagai contoh, kelapa (Cocos nucifera), membentangkan benih yang disesuaikan untuk pengangkutan melalui laut, tetapi pokok matang tumbuh di atas tanah.

Dalam tumbuh-tumbuhan vaskular yang mengandungi spora, seperti paku dan pelbagai jenis lumen, gametofit mungkin tidak mempunyai pigmen fotosintetik, tidak mempunyai akar dan bergantung kepada kelembapan alam sekitar.

Walaupun sporofit mempunyai rizom, akar dan tunas yang menahan keadaan panas dan kekeringan dalam cahaya matahari sepenuhnya. Perbezaan antara sporofit dan gametophytes adalah dalam susunan yang sama seperti perbezaan antara taksonomi.

Haiwan

Satu contoh yang sangat dekat adalah peringkat remaja dari banyak spesies, yang umumnya tidak bertoleransi terhadap alam sekitar yang biasanya mengelilingi orang dewasa, sehingga mereka biasanya memerlukan perlindungan dan perawatan sepanjang tempoh di mana mereka memperoleh keahlian dan kekuatan yang mereka perlukan. membenarkan untuk berurusan dengan persekitaran ini.

Rujukan

  1. Kohshima, S. (1984). Serangga serasi toleran novel yang terdapat di glasier Himalaya. Alam 310, 225-227.
  2. Macelroy, R. D. (1974). Beberapa komen tentang evolusi extremophiles. Biosistem, 6 (1), 74-75. doi: 10.1016 / 0303-2647 (74) 90026-4
  3. Marchant, H.J., Davidson, A.T. dan Kelly, G.J. (1991) UV-B melindungi sebatian di alga laut Phaeocystis pouchetti dari Antartika. Biologi Marin 109, 391-395.
  4. Oren, A. (2005). Seratus tahun Dunaliella penyelidikan: 1905-2005. Saline Systems 1, doi: 10.1186 / 1746-1448 -1 -2.
  5. Rothschild, L.J. dan Mancinelli, R.L. (2001). Kehidupan di persekitaran yang melampau. Alam 409, 1092-1101.
  6. Schleper, C., Piihler, G., Kuhlmorgen, B. dan Zillig, W. (1995). Lite pada pH yang sangat rendah. Alam 375, 741-742.
  7. Storey, K.B. dan Storey, J.M. (1996). Kelangsungan hidup semulajadi dalam haiwan. Kajian Tahunan Ekologi dan Sistematik 27, 365-386.
  8. Teyke, T. dan Schaerer, S. (1994) Ikan gua Mexico buta (Astyanax hubbsi) memberi respons kepada rangsangan visual bergerak. Jurnal Biologi Eksperimen 188, 89-1 () 1.
  9. Yancey, P.I., Clark, M.L., Eland, S.C., Bowlus R.D. dan Somero, G. (1982). Hidup dengan tekanan air: evolusi sistem osmolit. Sains 217, 1214-1222.