Karakteristik, tipe dan contoh psikofilik



itu psikrofil mereka adalah subtipe organisme ekstrofil yang dicirikan oleh suhu rendah, biasanya antara -20 ° C dan 10 ° C, dan dengan menempati habitat dingin secara permanen. Organisme ini biasanya bakteri atau archaea, namun ada metazoa seperti lumut, ganggang, jamur, nematoda dan bahkan serangga dan hewan vertebrata..

Lingkungan dingin mendominasi biosfer Bumi dan dijajah oleh banyak mikroorganisme yang memainkan peran penting dalam siklus biogeokimia global..

Selain mendukung suhu rendah, organisme psikrofilik juga harus disesuaikan dengan kondisi ekstrem lainnya, seperti tekanan tinggi, konsentrasi garam tinggi, dan radiasi ultraviolet tinggi..

Indeks

  • 1 Karakteristik organisme psikrofilik
    • 1.1 Habitat
    • 1.2 Adaptasi
  • 2 Jenis psikrofil dan contoh
    • 2.1 Organisme bersel tunggal
    • 2.2 Organisme pluricellular
    • 2.3 Suhu pertumbuhan dan organisme psikofilik
    • 2.4 Methanococcoides burtonii dan Methanogenium frigidum di Danau Ace
    • 2.5 Sphingopyxis alaskensis dan haloarchaea
  • 3 aplikasi Bioteknologi
  • 4 Referensi

Karakteristik organisme psikofilik

Habitat

Habitat utama organisme psikofilik adalah:

-Lingkungan kutub laut.

-Banquisa atau es laut.

-Lingkungan kutub terestrial.

-Danau dengan ketinggian dan garis lintang tinggi.

-Danau sub-glasial.

-Daerah pegunungan dingin.

-Permukaan gletser.

-Gurun kutub.

-Laut dalam.

Adaptasi

Psikrofil dilindungi dari pembekuan dengan beberapa adaptasi. Salah satunya adalah fleksibilitas membran sel mereka, yang mereka capai dengan memasukkan kandungan tinggi asam lemak pendek dan tak jenuh dalam struktur membran lipid mereka..

Efek dari penggabungan asam lemak ini adalah berkurangnya titik leleh, yang pada saat bersamaan meningkatkan fluiditas dan daya tahannya..

Adaptasi penting lain dari psikrofil adalah sintesis protein antibeku. Protein-protein ini menjaga air tubuh dalam keadaan cair dan melindungi DNA ketika suhu jatuh di bawah titik beku air. Mereka juga mencegah pembentukan es atau rekristalisasi.

Jenis-jenis psikrofil dan contoh

Organisme uniseluler

Keragaman psikofil uniseluler sangat besar, di antaranya dapat kita sebutkan anggota dari sebagian besar garis keturunan bakteri: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 dan Planctomycetes.

Selain itu, Proteobacteria dan Verrucomicrobia telah terdeteksi di Arkoktik, Antartika dan alpine. Mereka juga telah terdeteksi di Greenland, Kanada, Tibet dan Himalaya.

Di antara cyanobacteria psikofilik yang kami temukan Leptolvngbva, Phormidium dan Nostoc. Genre umum lainnya adalah uniseluler Aphanothece, Chroococcus dan Charnaesiphon, dan berserabut Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium dan Plectonerna.

Organisme pluricellular

Di antara serangga psikofilik kita bisa menyebut genusnya Diamesa Himalaya (Nepal), yang tetap aktif hingga mencapai suhu -16 ° C.

Ada juga nyamuk apterous (tanpa sayap), Antartika Belgia, Panjang 2-6 mm, endemik ke Antartika. Ini adalah satu-satunya serangga di benua ini dan juga satu-satunya hewan yang secara eksklusif terestrial.

Hewan vertebrata juga bisa menjadi psikofilik. Beberapa contoh termasuk sejumlah kecil katak, kura-kura dan ular yang menggunakan pembekuan air ekstraseluler (air di luar sel) sebagai strategi bertahan hidup untuk melindungi sel mereka selama musim dingin..

Nematoda Antartika Panagrolaimus davidi dapat bertahan dari pembekuan air intraseluler dan selanjutnya tumbuh kembali dan bereproduksi.

Juga ikan dari keluarga Channichthyidae - yang hidup di perairan dingin Antartika dan Amerika Selatan bagian selatan - menggunakan protein antibeku untuk melindungi sel mereka dari pembekuan total.

Suhu pertumbuhan dan organisme psikofilik

Suhu maksimum (Tmaks) pertumbuhan suatu organisme adalah yang tertinggi yang dapat ditoleransi. Sedangkan suhu optimal (Tmemilih) pertumbuhan adalah pertumbuhan di mana organisme tumbuh lebih cepat.

Secara umum dianggap bahwa semua organisme yang bertahan dan berkembang di lingkungan suhu rendah adalah psikrofilik. Namun, seperti yang kita ketahui, istilah itu psikofilik itu harus diterapkan hanya pada organisme yang memiliki Tmaks adalah 20 ° C (artinya, mereka tidak dapat bertahan hidup pada suhu yang lebih tinggi).

Mikroorganisme telah diisolasi dari daerah yang sangat dingin, yang dapat tumbuh di bawah kondisi laboratorium pada suhu di atas 20 ° C, yang menunjukkan bahwa meskipun mereka disesuaikan dengan suhu rendah, mereka tidak boleh dianggap psikofilik. Mikroorganisme ini disebut "mesotolerantes", yaitu, mereka mentolerir suhu rata-rata.

Methanococcoides burtonii dan Methanogenium frigidum di Ace Lake

Methanococcoides burtonii adalah busur ekstrofil dan metanogenik yang diisolasi dari Danau Ace di Antartika, di mana suhu berkisar antara 1 dan 2 ° C. Namun, dalam studi laboratorium ditemukan bahwa T-nyamemilih pertumbuhan adalah 23 ° C dan Tmaks  adalah 28 ° C, jadi tidak boleh dianggap psikofilik.

Methanogenium frigidum itu juga archaea metanogenik dan halofilik (yang menoleransi garam di tengah), diisolasi dari danau Ace itu sendiri dan yang di laboratorium menyajikanmemilih  dari 15 ° C dan huruf T.maks dari 18 ° C, dimungkinkan untuk mengklasifikasikannya sebagai psicrófilo.

Psikofil dapat dipertimbangkan M. frigidum itu harus lebih baik disesuaikan dengan suhu rendah itu M. burtonii. Namun,, M. burtonii tumbuh lebih cepat dari M. frigidum pada suhu 1 hingga 2 ° C di Lake Ace.

Data ini menunjukkan bahwa ada faktor lingkungan lainnya (biotik dan abiotik), selain suhu, yang mempengaruhi pertumbuhan populasi mikroorganisme ini di habitat aslinya..

Kelangsungan hidup suatu organisme di lingkungan tertentu bergantung pada kombinasi beberapa faktor lingkungan dan bukan pada pengaruh satu faktor saja. Di sisi lain, setiap mikroorganisme memiliki persyaratan khusus (berbeda dari suhu), yang juga mempengaruhi kinerjanya.

Dalam hal M. burtonii dan M. frigidum, diketahui bahwa masing-masing menggunakan sumber karbon dan energi yang berbeda: M. burtonii menggunakan substrat teretilasi sementara M. frigidum gunakan H2: CO2 untuk pertumbuhan Anda. Danau Ace dipenuhi dengan metana, yang mendukung pertumbuhan M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis dan haloarchaea

Sphingopyxis alaskensis adalah bakteri yang diisolasi dari perairan laut belahan bumi utara, di mana suhu 4 - 10 ° C berlaku. Di sisi lain, haloarchaeas, yang archaea menghuni perairan jenuh dengan garam, tumbuh pada -20 ° C..

Meskipun memiliki populasi tinggi di habitat alami mereka, tidak satu pun dari mikroorganisme ini dapat dibudidayakan di laboratorium kurang dari 4 ° C.

Putar, S. alaskensis memiliki Tmaks 45 ° C dan haloarchaea dapat tumbuh pada suhu di atas 30 ° C, sehingga mereka tidak dapat dianggap psikofilik. Namun, populasi mereka beradaptasi dengan baik dan sangat berlimpah di daerah yang sangat dingin.

Dari penjelasan di atas, kita dapat berasumsi bahwa ada faktor lingkungan pembatas lainnya yang memengaruhi kelangsungan hidup organisme ini di habitat aslinya, dan suhu bukanlah faktor terpenting..

Aplikasi bioteknologi

Enzim organisme psikrofilik ditandai oleh aktivitas tinggi pada suhu rendah dan sedang. Selain itu, enzim ini memiliki stabilitas termal yang buruk.

Untuk karakteristik ini, enzim organisme psikrofilik sangat menarik untuk diterapkan dalam berbagai proses industri makanan, kedokteran, biologi molekuler, di industri farmasi, antara lain.

Referensi

  1. Cavicchioli, R. (2015). Tentang konsep psikrofil. The ISME Journal, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
  2. Krembs, C. and Deming, J. W. (2008). Peran eksopolimer dalam adaptasi mikroba dengan es laut. Dalam: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. dan Gerday, C. reds) Psikrofil: dari Keanekaragaman Hayati ke Bioteknologi. Springer-Verlag, Berlin, Jerman, hlm. 247-264.
  3. Kohshima, S. (1984). Serangga toleran dingin yang ditemukan di gletser Himalaya. Alam, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
  4. Margesin, R. (editor). (2017). Psychrophiles: dari Keanekaragaman Hayati ke Bioteknologi. Edisi kedua. Springer Verlag, Heidelberg, Jerman. hlm. 685.
  5. Miteva, V. (2008). Bakteri di salju dan es. Dalam: Margesin, R. dan Schirmer, F. (eds) Psikrofil: dari Keanekaragaman Hayati ke Bioteknologi. Springer Verlag, Heidelberg, Jerman, hlm. 31-50.
  6. Price, P. B. (2000). Habitat untuk psikrofil di es Antartika yang dalam. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat 97, 1247-1251.