Psicofilos

O Psicofilos Eles são um subtipo de organismos extremófilos que são caracterizados pelo suporte a baixas temperaturas, geralmente entre -20 ° C e 10 ° C, e ocupando habitats permanentemente frios. Esses organismos são geralmente bactérias ou arcos; No entanto, existem metazoários como líquenes, algas, fungos, nematóides e até insetos e animais de vertebrados.

Ambientes frios dominam a biosfera da terra e são colonizados por microorganismos abundantes e vários que desempenham um papel potencialmente crítico nos ciclos biogeoquímicos globais.

Licen Xanthoria elegans Um psicrofilo bem conhecido que pode fotossintetizar a temperaturas tão baixas quanto -24 ° C. Fotografia tirada em Alberta, Canadá. Fonte: Jason Hollinger, Wikimedia Commons

Além de apoiar baixas temperaturas, os organismos psicofílicos também devem ser adaptados a outras condições extremas, como altas pressões, altos sais de sais e radiação ultravioleta alta.

Características de organismos psicofilos

Habitats

Os principais habitats dos organismos psicrofílicos são:

-Ambientes polares marinhos.

-Banco ou gelo marinho.

-Ambientes polares terrestres.

-Lagos de grande altitude e latitude.

-Lagos subglaciais.

-Regiões alpinas frias.

-Superfícies da geleira.

-Desertos polares.

-Oceano profundo.

Adaptações

Os psicofilos estão protegidos do congelamento por várias adaptações. Um deles é a flexibilidade de suas membranas celulares, que eles alcançam, incluindo um alto teor de ácidos graxos curtos e insaturados nas estruturas de suas membranas lipídicas.

O efeito da incorporação desses ácidos graxos é a diminuição do ponto de fusão, enquanto aumenta sua fluidez e resistência.

Outra adaptação importante dos psicofilos consiste na síntese de proteínas anticongelantes. Essas proteínas mantêm a água do corpo em um estado líquido e protegem o DNA quando as temperaturas descem abaixo do ponto de congelamento da água. Eles também impedem a formação ou recristalização do gelo.

Pode atendê -lo: didinium

Tipos de psicrófilos e exemplos

Organismos unicelulares

A diversidade de psicofilos unicelulares é muito grande, entre esses, podemos mencionar membros da maioria das linhagens bacterianas: acidobactérias, actinobactérias, bacteroides, cloroflexi, cianobactérias, firmicutes, gemmatimonadetes, op10 e planejatomicetos.

Além disso, proteobactérias e verruchomicrobia. Eles também foram detectados na Groenlândia, Canadá, Tibete e Himalaia.

Entre cianobactérias psicrofílicas, encontramos Leptolle, Phormidium e nostoc. Outros gêneros comuns são unicelulares Aphanothece, Chroococcus e Charnaesiphon, e o filamentoso Oscilatório, Microcoleo, Schizothrix, Anabaena, Calotrix, Crinalium e Plectonena.

Organismos multicelulares

Entre os insetos psicrofílicos, podemos nomear o gênero DIEMESA do Himalaia (Nepal), que permanece ativo até atingir uma temperatura de -16 ° C.

Há também a lontra de moto (sem asas), Antártica Bélgica, 2-6 mm de comprimento, endêmico da Antártica. Este é o único inseto no continente e também o único animal exclusivamente terrestre.

Animais de vertebrados também podem ser psicrofílicos. Alguns exemplos incluem um pequeno número de sapos, tartarugas e uma cobra que usa o congelamento de água extracelular (água fora das células) como uma estratégia de sobrevivência para proteger suas células durante o inverno.

O nematodo antártico Davidi Panagroimus pode sobreviver ao congelamento da água intracelular e depois crescer novamente e reproduzir.

Também os peixes da família Channichthyidae -que vivem nas águas frias da Antártica e do sul da América do Sul -use proteínas anticongelantes para proteger suas células contra congelamento completo.

Temperaturas de crescimento e organismos psicrofílicos

A temperatura máxima (t_Máx) de um crescimento do organismo é o mais alto que isso pode tolerar. Enquanto a temperatura ideal (t_Optar) O crescimento é aquele em que o organismo cresce mais rápido.

Pode atendê -lo: Aspergillus fumigatus

É geralmente considerado que todos os organismos que sobrevivem e se desenvolvem em baixas temperaturas são psicofílicos. No entanto, como sabemos, o termo Psicofílico Deve ser aplicado apenas aos organismos cujo T_Máx é 20 ° C (ou seja, eles não podem sobreviver a temperaturas mais altas).

Microorganismos de áreas muito frias foram isoladas, o que pode crescer em condições de laboratório a temperaturas maiores que 20 ° C, o que indica que, embora sejam adaptadas a baixas temperaturas, não devem ser consideradas psicrófilos. Esses microorganismos são chamados de "mesotolantes", ou seja, eles toleram temperaturas médias.

Methanococcocoides burtonii e Metanogenium frigidum No lago Ace

Methanococcocoides burtonii É um arco extremofílico e metanogênico isolado do lago Ace na Antártica, onde a temperatura varia entre 1 e 2 ° C. No entanto, em estudos de laboratório, verificou -se que seu t_Optar O crescimento é 23 ° C e T_Máx  É 28 ° C, por isso não deve ser considerado psicrofilo.

Metanogenium frigidum É também uma metanogena e halophil_Optar  15 ° C e A T_Máx 18 ° C, sendo possível classificá -lo como um psicrofil.

Pode -se considerar que o psicróficamente M. Frigidum Deve ser melhor adaptado a baixas temperaturas que M. Burtonii. Porém, M. Burtonii cresce mais rápido que M. Frigidum a temperaturas de 1 a 2 ° C no lago Ace.

Esses dados indicam que existem outros fatores ambientais (bióticos e abióticos), além da temperatura, que influenciam o crescimento populacional desses microorganismos em seu habitat natural.

A sobrevivência de um organismo em um determinado ambiente depende da combinação de múltiplos fatores ambientais e não do efeito de apenas um. Por outro lado, cada microorganismo tem requisitos específicos (diferentes da temperatura), que também afetam seu desempenho.

Pode atendê -lo: Lactobacillus bulgaricus

Em caso de M. Burtonii e M. Frigidum, Sabe -se que cada um usa diferentes fontes de carbono e energia: M. Burtonii Use substratos metilados, enquanto M. Frigidum Use h₂: Co₂ Por seu crescimento. O Lago Ace está saturado com metano, o que favorece o crescimento de M. Burtonii.

Espichopyxis alaskensis e haloarchaea

Espichopyxis alaskensis É uma bactéria isolada de águas marinhas do hemisfério norte, onde prevalecem as temperaturas de 4 a 10 ° C. Por outro.

Apesar de apresentar altas populações em seus habitats naturais, nenhum desses microorganismos foi cultivado em laboratório a menos de 4 ° C.

Na sua vez, S. Alaskensis Tem um t_Máx 45 ° C e haloarchaea podem crescer a temperaturas maiores que 30 ° C, para que não pudessem ser consideradas psicrófilas. No entanto, suas populações são bem adaptadas e são muito abundantes em áreas extremamente frias.

Pelo exposto, podemos assumir que existem outros fatores ambientais limitantes que influenciam a sobrevivência desses organismos em seus habitats naturais, e a temperatura do maior peso não é a temperatura.

Aplicações biotecnológicas

As enzimas dos organismos psicofilos são caracterizados por alta atividade em temperaturas baixas e moderadas. Além disso, essas enzimas têm baixa estabilidade térmica.

Devido a essas características, as enzimas dos organismos psicrofílicos são muito atraentes para serem aplicados em vários processos de alimento, medicina, biologia molecular, na indústria farmacêutica, entre outros.

Referências

1. Sobre o conceito de um psicrófilo. The ISME Journal, 10 (4), 793-795. Doi: 10.1038/ismej.2015.160
2. Psicrófilos: da biodiversidade à biotecnologia. Segunda edição. Springer Verlag, Heidelberg, Alemanha. pp. 685.