Ciri-ciri termosil, klasifikasi dan persekitaran



The termosil adalah subtip organisme extremophile yang disifatkan oleh toleransi suhu tinggi, antara 50 ° C dan 75 ° C, sama ada kerana dalam persekitaran yang melampau ini nilai suhu dikekalkan, atau kerana ia sering dijangkau.

Organisma Thermophilic biasanya bakteria atau archaea, bagaimanapun, terdapat metazoans (organisma eukariotik yang heterotropik dan tisu), yang juga berkembang di tempat-tempat panas.

organisma marin yang berkaitan secara simbiotik dengan bakteria thermophilic, boleh disesuaikan dengan suhu yang tinggi ini juga dikenali dan juga telah membangunkan mekanisme biokimia kerana hemoglobin diubah suai, jumlah darah tinggi, antara lain, yang membolehkan mereka untuk bertolak ansur dengan ketoksikan sulfida dan kompaun sulfur.

Adalah dipercayai bahawa prokariot termophilic adalah sel-sel mudah pertama dalam evolusi kehidupan dan bahawa mereka mendiami tempat-tempat dengan aktiviti gunung berapi dan geyser di lautan.

Contoh-contoh jenis organisma termophilic ini adalah mereka yang tinggal di dekat lubang hidrotermal atau fumaroles di bahagian bawah lautan, seperti bakteria metanogenik (pengeluar metana) dan annelid. Riftia pachyptila.

Habitat utama di mana thermophiles boleh didapati ialah:

  • Persekitaran hidroterma terestrial.
  • Persekitaran hidroterma marin.
  • Padang pasir panas.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri organisma thermophilic
    • 1.1 Ciri-ciri khas dari organisma termophilic
  • 2 Klasifikasi organisma thermophilic
  • 3 organisma Thermophilic dan persekitaran mereka
    • 3.1 persekitaran hidroterma terestrial
    • 3.2 Contoh organisma yang mendiami persekitaran hidrotermal terestrial
    • 3.3 bakteria
    • 3.4 Arches
    • 3.5 Eukariot
    • 3.6 Persekitaran hidrotermal laut
    • 3.7 Contoh fauna yang berkaitan dengan persekitaran hidroterma laut
    • 3.8 gurun panas
    • 3.9 Jenis padang pasir
    • 3.10 Contoh-contoh organisma padang pasir termophilic
  • 4 Rujukan

Ciri-ciri organisma termophilic

Suhu: faktor abiotik kritikal untuk perkembangan mikroorganisma

Suhu adalah salah satu faktor persekitaran utama yang membina pertumbuhan dan kelangsungan makhluk hidup. Setiap spesies mempunyai pelbagai suhu di mana ia dapat bertahan, bagaimanapun, ia mempunyai pertumbuhan yang optimum dan pembangunan pada suhu tertentu.

Kadar pertumbuhan setiap organisma boleh dinyatakan secara grafik berbanding suhu, memperoleh nilai-nilai yang bersamaan dengan suhu kritis kritikal (minimum, optimum dan maksimum)..

Suhu minimum

Dalam suhu minimum pertumbuhan organisma, penurunan kebocoran membran selular berlaku dan proses pengangkutan dan pertukaran bahan, seperti pintu masuk nutrien dan keluar bahan toksik boleh berhenti.

Antara suhu minimum dan suhu optimum, kadar pertumbuhan mikroorganisma meningkat.

Suhu optimum

Pada suhu optimum, tindak balas metabolik berlaku dengan kecekapan maksimum.

Suhu maksimum

Di atas suhu optimum, terdapat penurunan kadar pertumbuhan pada suhu maksimum yang boleh ditoleransi oleh setiap organisma.

Di dalam suhu yang tinggi menghapuskan keaslian dan menyahaktifkan protein struktur dan fungsi dan enzim, dengan itu kehilangan konfigurasi mereka geometri dan konfigurasi ruang tertentu, pecah membran sitoplasma dan lysis haba atau pecah berlaku oleh haba.

Setiap mikroorganisma mempunyai operasi dan pembangunan suhu minimum, optimum dan maksimum. Thermophiles mempunyai nilai yang sangat tinggi pada ketiga suhu ini.

Ciri khas dari organisma termophilic

  • Organisma Thermophilic mempunyai kadar pertumbuhan yang tinggi, tetapi masa hidup yang pendek.
  • Mereka mempunyai banyak lipid atau lemak tepu rantaian panjang dalam membran sel mereka; jenis lemak tepu ini dapat menyerap haba dan pergi ke keadaan cair pada suhu tinggi (mencair), tanpa dimusnahkan.
  • Protein struktur dan fungsinya sangat stabil terhadap haba (termostable), melalui ikatan kovalen dan daya intermolecular khas yang dipanggil penyebaran kuasa London.
  • Mereka juga mempunyai enzim khas untuk mengekalkan fungsi metabolik pada suhu tinggi.
  • Adalah diketahui bahawa mikroorganisme termophilic ini dapat menggunakan sulfida dan sebatian sulfur yang berlimpah di kawasan gunung berapi, sebagai sumber nutrisi untuk mengubahnya menjadi bahan organik.

Klasifikasi organisma termophilic

Organisma Thermophilic boleh dibahagikan kepada tiga kategori luas:

  • Termosil sederhana, (optimum antara 50-60 ° C).
  • Thermophiles Extreme (optimum close to 70 ° C).
  • Hyperthermophiles (optimum dekat dengan 80 ° C).

Organisma Thermophilic dan persekitaran mereka

Persekitaran hidroterma terestrial

Tapak hidroterma sangat biasa dan diedarkan secara meluas. Mereka boleh dibahagikan secara luas kepada mereka yang berkaitan dengan kawasan gunung berapi dan yang tidak..

persekitaran hidroterma mempunyai suhu yang lebih tinggi biasanya dikaitkan dengan ciri-ciri gunung berapi (dandang, kegagalan, menghadkan plat tektonik, lembangan gerbang posterior), yang membolehkan langkah magma yang mendalam di mana ia boleh berinteraksi secara langsung dengan air bawah tanah mendalam.

Tompok panas juga sering diiringi oleh ciri-ciri lain yang menjadikan hidup susah, seperti pH, bahan organik, komposisi kimia dan kemasinan yang melampau..

Oleh itu, persekitaran hidrotermal terestrial dapat bertahan dengan kehadiran beberapa keadaan ekstrem. Organisma ini dikenali sebagai polyextramophiles.

Contoh-contoh organisma yang menghuni persekitaran hidrotermal terestrial

Organisma kepunyaan tiga domain (eukariota, bakteria dan archaea) telah dikenalpasti dalam persekitaran hidrotermal terestrial. Kepelbagaian organisma ini ditentukan terutamanya oleh suhu.

Walaupun pelbagai spesies bakteria menghuni persekitaran termophilic yang sederhana, fotoautotrophs dapat menguasai komuniti mikrob dan membentuk struktur "tikar" atau "permaidani" makroskopik..

Ini "permaidani fotosintesis" hadir di permukaan air panas yang paling neutral dan alkali (pH lebih besar daripada 7.0) pada suhu antara 40-71 ° C, dengan cyanobacteria ditubuhkan sebagai pengeluar dominan utama.

Di atas 55 ° C, karpet fotosintesis kebanyakan didiami oleh sianobakteria uniseluler seperti Synechococcus sp.

Bakteria

Karpet mikroba fotosintesis mungkin juga didiami oleh bakteria genera Chloroflexus dan Roseiflexus, kedua-dua anggota perintah Chloroflexales.

Apabila mereka dikaitkan dengan cyanobacteria, spesies Chloreflexus dan Roseiflexus tumbuh dengan optimum dalam keadaan photoheterotrophic.

Jika pH adalah asid, genera adalah biasa Acidiosphaera, Acidiphilium, Desulfotomaculum, Hidrogenobakulum, Metilokorus, Sulfobacillus Thermoanaerobacter, Thermodulfobium dan Thermodulfator.

Dalam sumber hiperthermophilic (antara 72-98 ° C) diketahui bahawa fotosintesis tidak berlaku, yang membolehkan dominasi bakteria chemolithoautotrophic.

Organisme ini tergolong dalam phylum Aquificae dan kosmopolitan; boleh mengoksidakan hidrogen atau sulfur molekul dengan oksigen sebagai penerima elektron dan membaiki karbon melalui laluan asid trikarboksilat (rTCA) yang mengurangkan.

Lengkungan

Majoriti arkea yang ditanam dan tidak ditanam di dalam persekitaran terma neutral dan alkali tergolong dalam filum Crenarchaeota.

Spesies seperti Thermofilum pendens, aggregans Thermosphaera o Stetteria hydrogenophila Nitrosocaldus yellowstonii, berkembang di bawah 77 ° C dan Thermoproteus neutrophilus, Vulcanisaeta distributa, Thermofilum pendens, Aeropyruni pernix, Desulfurococcus mobilis e Aggregans Ignisphaera, dalam sumber dengan suhu melebihi 80 ° C.

Dalam persekitaran berasid, terdapat arkea genera: Sulfolobus, Sulphurococcus, Metallosphaera, Acidianus, Sulfurisphaera, Picrophilus, Thermoplasma, Thennocladium dan Galdivirga.

Eukaryotes

Di dalam eukariota sumber neutral dan alkali boleh disebut Thermomyces lanuginosus, Scytalidium thermophilum, Echinamoeba thermarum, Marinamoeba thermophilia dan Oramoeba funiarolia.

Dalam sumber asid anda boleh mencari genre: Pinnularia, Cyanidioschyzon, Cyanidium o Galdieria.

Persekitaran hidroterma marin

Dengan suhu antara 2 ° C kepada lebih 400 ° C, selama beberapa ribu paun per inci persegi (psi), dan kepekatan tinggi toksik hidrogen sulfida (pH 2.8), lubang hidroterma laut dalam mungkin persekitaran yang paling melampau di planet kita.

Dalam ekosistem ini, mikrob berkhidmat sebagai pautan yang lebih rendah dalam rantaian makanan, menghasilkan tenaga mereka dari haba panas bumi dan bahan kimia yang terdapat di kedalaman bumi..

Contoh-contoh fauna yang berkaitan dengan persekitaran hidroterma laut

Fauna yang dikaitkan dengan sumber atau lubang ini sangat berbeza, dan hubungan yang ada di antara taksiran yang berbeza belum difahami sepenuhnya.

Antara spesies yang telah diasingkan ialah kedua-dua bakteria dan archaea. Sebagai contoh, arkaea genus telah diasingkan Methanococcus, Methanopyus dan bakteria thermophilic anaerobik genus Caminibacter.

Bakteria berkembang dalam biofilm yang memakan pelbagai organisma seperti amphipod, copepod, siput, ketam udang, cacing tubular, ikan dan gurita.

Panorama biasa terdiri daripada pengumpulan kerang, Bathymodiolus thermophilus, lebih daripada 10 cm panjang, yang membengkak dalam retak lava basaltik. Ini biasanya disertai oleh banyak ketam Galapagos (Munidopsis subsquamosa).

Salah satu daripada organisma yang paling luar biasa yang terdapat adalah cacing tubular Riftia pachyptila, yang boleh dikumpulkan dalam kuantiti yang besar dan mencapai saiz yang hampir 2 meter.

Cacing tubular ini tidak mempunyai mulut, perut, atau anus (iaitu, mereka tidak mempunyai sistem pencernaan); mereka adalah beg yang benar-benar tertutup, tanpa sebarang pembukaan kepada persekitaran luaran.

Warna merah terang pada pena adalah disebabkan oleh kehadiran hemoglobin ekstraselular. Hidrogen sulfida diangkut melalui membran sel yang dikaitkan dengan filamen pen ini, dan melalui hemoglobin ekstraselular ia mencapai "tisu" khusus yang dipanggil trophosome, yang terdiri sepenuhnya daripada bakteria chemosynthetic simbiotik.

Ia boleh dikatakan bahawa cacing ini mempunyai "taman" dalaman bakteria yang memakan hidrogen sulfida dan menyediakan "makanan" untuk cacing, penyesuaian yang luar biasa.

Padang pasir panas

Gurun panas meliputi antara 14 dan 20% permukaan bumi, kira-kira 19-25 juta km.

Padang pasir terpanas, seperti Sahara Afrika Utara dan padang pasir Barat Daya AS, Mexico dan Australia, dijumpai di seluruh kawasan tropika di Hemisfera Utara dan Hemisfera Selatan (antara kira-kira 10 ° dan 30- 40 ° latitud).

Jenis padang pasir

Ciri khas padang pasir panas adalah kelembapan. Mengikut klasifikasi klasifikasi Koppen-Geiger, padang pasir adalah kawasan dengan hujan tahunan kurang daripada 250 mm.

Walau bagaimanapun, pemendakan tahunan boleh menjadi indeks yang mengelirukan, kerana kehilangan air merupakan faktor penentu bajet air.

Oleh itu, definisi padang pasir Program Alam Sekitar PBB adalah defisit kelembapan tahunan dalam keadaan iklim biasa, di mana potensi evapotranspirasi (PET) adalah lima kali ganda lebih besar daripada hujan sebenar (P).

PET tinggi berlaku di padang pasir panas kerana, disebabkan kekurangan penutup awan, sinaran matahari hampir mendekati kawasan gersang.

Gurun boleh dibahagikan kepada dua jenis mengikut tahap kelangsungan mereka:

  • Hyperáridos: dengan indeks kelembapan (P / PET) kurang daripada 0.05.
  • Agregat: dengan indeks antara 0.05 dan 0.2.

Gurun dibezakan dari tanah semi-gersang kering (P / PET 0.2-0.5) dan tanah kering sub-lembap kering (0.5-0.65).

Padang pasir mempunyai ciri-ciri penting lain, seperti variasi suhu yang kuat dan kemasinan yang tinggi dari tanah mereka.

Sebaliknya, padang pasir biasanya dikaitkan dengan bukit pasir dan pasir, bagaimanapun, imej ini hanya bersesuaian dengan 15-20% daripada semua; landskap berbatu dan pegunungan adalah persekitaran padang pasir yang paling kerap.

Contoh-contoh organisma termofilik di padang pasir

Penduduk padang pasir, yang termosil, mempunyai serangkaian adaptasi untuk menghadapi masalah yang timbul akibat kekurangan hujan, suhu tinggi, angin, kemasinan, dan lain-lain..

Tumbuhan xerophite telah membangunkan strategi untuk mengelakkan transpirasi dan menyimpan sebanyak mungkin air. Keberkesanan atau penebalan batang dan daun, adalah salah satu strategi yang paling banyak digunakan.

Ia terbukti dalam keluarga Cactaceae, di mana daun juga telah diubahsuai dalam bentuk duri, kedua-duanya untuk mengelakkan evapotranspirasi dan menangkis herbivora.

Jantina Lithops atau tumbuh-tumbuhan batu, yang berasal dari padang pasir Namibia, juga mengembangkan succulence, tetapi dalam hal ini kilang itu tumbuh di aras tanah, menyamarkan dirinya dengan batu-batu sekitarnya.

Sebaliknya, haiwan yang hidup di habitat yang melampau ini membangunkan semua jenis penyesuaian, dari fisiologi hingga etologi. Sebagai contoh, tikus-tikus yang sedang dipanggil menunjukkan jumlah kencing yang rendah, jumlah kencing yang rendah, dan haiwan ini sangat cekap dalam persekitaran langka air mereka..

Mekanisme lain untuk mengurangkan kehilangan air ialah peningkatan suhu badan; contohnya, suhu tubuh unta yang berehat dapat meningkat pada musim panas dari sekitar 34 ° C hingga lebih dari 40 ° C.

Variasi suhu sangat penting dalam pemuliharaan air, kerana yang berikut:

  • Peningkatan suhu badan bermakna haba disimpan dalam badan dan bukannya menghilangkan melalui penyejatan air. Kemudian, pada waktu malam, haba yang berlebihan boleh diusir tanpa air.
  • Keuntungan panas persekitaran panas berkurangan, kerana kecerunan suhu berkurang.

Satu lagi contoh adalah tikus pasir (Psammomys obesus), yang telah membangunkan mekanisme pencernaan yang membolehkan mereka memberi makan hanya pada tumbuhan padang pasir keluarga Chenopodiaceae, yang mengandungi sejumlah besar garam di dalam daun.

Adaptasi etologi (perilaku) haiwan padang pasir banyak, tetapi mungkin yang paling jelas menunjukkan bahawa kitaran rehat aktiviti dibalikkan.

Dengan cara ini, haiwan ini menjadi aktif pada waktu matahari terbenam (aktiviti malam) dan berhenti pada waktu subuh (rehat siang hari), kehidupan aktif mereka tidak bertepatan dengan waktu yang paling panas.

Rujukan

  1. Baker-Austin, C. dan Dopson, M. (2007). Kehidupan asid: homeostasis pH dalam asidosil. Trend Mikrobiologi 15, 165-171.
  2. Berry, J.A. dan Bjorkman, 0. (1980). Respons fotosintesis dan penyesuaian kepada suhu di kilang yang lebih tinggi. Kajian Tahunan Physiology Plant 31, 491-534.
  3. Brock, T.D. (1978). Mikroorganisma Thermophilic dan Kehidupan pada Suhu Tinggi. Springer-Verlag, New York, 378 ms.
  4. Campos, V.L., Escalante, G., Jafiez, J., Zaror, C.A. dan Mondaca, A.M. (2009), Pengasingan bakteria pengoksidasi arsenit dari biofilm semulajadi yang dikaitkan dengan batu vulkanik Gurun Atacama, Chile. Jurnal Mikrobiologi Asas 49, 93-97.
  5. Cary, C.S., Shank, T. dan Stein, J. (1998). Cacing cair dalam suhu yang melampau. Alam 391, 545-546.
  6. Chevaldonne, P, Desbruyeres, D. dan Childress, J.J. (1992). Ada yang suka panas ... dan ada yang suka lebih panas. Alam 359, 593-594.
  7. Evenari, M., Lange, 01., Schulze, E.D., Buschbom, U. dan Kappen, L. (1975). Mekanisme adaptif di kilang padang pasir. Dalam: Vemberg, F.J. (ed.) Adaptasi Fisiologi kepada Alam Sekitar. Intext Press, Platteville, LISA, ms. 111-129.
  8. Gibson, A.C. (1996). Hubungan Struktur-Fungsi Pertumbuhan Gurun Panas. Springer, Heidelberg, Jerman, 216 ms.
  9. Gutterman, Y. (2002). Strategi Survival Tumbuhan Desert Tahunan. Springer, Berlin, Jerman, 368 ms.
  10. Lutz, R.A. (1988). Penyebaran organisma di lubang hidroterma laut dalam: kajian semula. Akta Oceanologica 8, 23-29.
  11. Lutz, R.A., Shank, T.M., Fornari, D.J., Haymon, R.M., Lilley, M.D., Von Damm, K.L. dan Desbruyeres, D. (1994). Pertumbuhan pesat di lubang laut dalam. Alam 371, 663-664.
  12. Rhoads, D.C., Lutz, R.A., Revelas, E.C. dan Cerrato, R.M. (1981). Pertumbuhan bivalve di lubang hidroterma dalam laut di sepanjang Rapag Galapagos. Sains 214, 911-913.
  13. Noy-Meir I. (1973). Ekosistem gurun: persekitaran dan pengeluar. Kajian Tahunan Sistem Ekologi 4, 25-51.
  14. Wiegel, J. dan Adams, M.W.W. (1998). Thermophiles: kunci kepada evolusi molekul dan asal usul kehidupan. Taylor dan Francis, London, 346 ms.