PSYCHROPHILES: ลักษณะประเภทและตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026

psychrophilicเป็นชนิดย่อยของ extremophiles โดดเด่นด้วยการทนต่ออุณหภูมิต่ำปกติระหว่าง -20 ° C ถึง 10 ° C, และอย่างถาวรครอบครองที่อยู่อาศัยเย็น สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มักเป็นแบคทีเรียหรืออาร์เคียอย่างไรก็ตามมี metazoans เช่นไลเคนสาหร่ายเชื้อราไส้เดือนฝอยและแม้แต่แมลงและสัตว์มีกระดูกสันหลัง

สภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นครอบงำชีวมณฑลของโลกและถูกตั้งรกรากโดยจุลินทรีย์ที่มีอยู่มากมายและหลากหลายซึ่งอาจมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรชีวเคมีทั่วโลก

Lichen Xanthoria elegans เป็น Psychrophile ที่รู้จักกันดีซึ่งสามารถสังเคราะห์แสงได้ที่อุณหภูมิต่ำถึง -24 ° C ภาพที่ถ่ายในอัลเบอร์ตาแคนาดา ที่มา: Jason Hollinger ผ่าน https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg

นอกเหนือจากการทนต่ออุณหภูมิต่ำแล้วสิ่งมีชีวิตทางจิตเวชยังต้องปรับให้เข้ากับสภาวะที่รุนแรงอื่น ๆ เช่นความกดดันสูงเกลือที่มีความเข้มข้นสูงและรังสีอัลตราไวโอเลตสูง

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ออกฤทธิ์ต่อจิตประสาท

แหล่งที่อยู่อาศัย

แหล่งที่อยู่อาศัยหลักของสิ่งมีชีวิตที่มีพลังจิตคือ:

- สภาพแวดล้อมทางทะเลโพลาร์

-Bank หรือทะเลน้ำแข็ง

-Polar สภาพแวดล้อมทางบก

- ทะเลสาบที่มีความสูงและละติจูดสูง

- ทะเลสาบ Subglacial

- ภูมิภาคอัลไพน์เย็น

- พื้นผิวของธารน้ำแข็ง

-Polar ทะเลทราย

- ทะเลลึก

ดัดแปลง

Psychrophiles ได้รับการปกป้องจากการแช่แข็งโดยการดัดแปลงต่างๆ หนึ่งในนั้นคือความยืดหยุ่นของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งพวกมันได้มาจากการรวมกรดไขมันสั้นและไม่อิ่มตัวในปริมาณสูงไว้ในโครงสร้างของเยื่อหุ้มไขมัน

ผลของการรวมตัวของกรดไขมันเหล่านี้คือการลดจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกันกับความลื่นไหลและความต้านทาน

การปรับตัวที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ Psychrophiles คือการสังเคราะห์โปรตีนป้องกันการแข็งตัว โปรตีนเหล่านี้ทำให้น้ำในร่างกายอยู่ในสถานะของเหลวและปกป้อง DNA เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ นอกจากนี้ยังป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งหรือการตกผลึกซ้ำ

ประเภทของจิตเวชและตัวอย่าง

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

ความหลากหลายของ Psychrophiles แบบเซลล์เดียวมีขนาดใหญ่มากซึ่งเราสามารถกล่าวถึงสมาชิกของเชื้อแบคทีเรียส่วนใหญ่ ได้แก่ Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 และ Planctomycetes

นอกจากนี้ยังตรวจพบ Proteobacteria และ Verrucomicrobia ในอาร์กติกแอนตาร์กติกและในอัลไพน์ cryocones นอกจากนี้ยังตรวจพบในกรีนแลนด์แคนาดาทิเบตและเทือกเขาหิมาลัย

ในบรรดาไซยาโนแบคทีเรียในจิตเราพบ Leptolvngbva, Phormidium และ Nostoc สกุลอื่น ๆ ที่พบบ่อย ได้แก่ Aphanothece เซลล์เดียว Chroococcus และ Charnaesiphon และ Oscillatoria แบบเส้นใย, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium และ Plectonerna

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

ในบรรดาแมลงกายสิทธิ์เราสามารถตั้งชื่อสกุล Diamesa ได้จากเทือกเขาหิมาลัย (เนปาล) ซึ่งยังคงทำงานอยู่จนกว่าจะถึงอุณหภูมิ -16 ° C

ที่พบเช่นกันคือยุงไม่มีปีกเบลลิกาแอนตาร์กติกายาว 2–6 มม. เฉพาะถิ่นในทวีปแอนตาร์กติกา นี่เป็นแมลงชนิดเดียวในทวีปนี้และยังเป็นสัตว์บกชนิดเดียว

รูปที่ 2 แอนตาร์คติกายุงเบลลิกาซึ่งเป็นแมลงเฉพาะถิ่นของแอนตาร์กติกา ที่มา: Tasteofcrayons จาก Wikimedia Commons

สัตว์มีกระดูกสันหลังสามารถเป็นโรคจิตได้เช่นกัน ตัวอย่างบางส่วน ได้แก่ กบเต่าและงูจำนวนเล็กน้อยที่ใช้การแช่แข็งของน้ำนอกเซลล์ (น้ำนอกเซลล์) เป็นกลยุทธ์การอยู่รอดเพื่อปกป้องเซลล์ของพวกมันในช่วงฤดูหนาว

ไส้เดือนฝอยแอนตาร์กติก Panagrolaimus davidi สามารถอยู่รอดจากการแช่แข็งของน้ำในเซลล์จากนั้นจึงงอกใหม่และสืบพันธุ์

นอกจากนี้ปลาในวงศ์ Channichthyidae ซึ่งอาศัยอยู่ในน้ำเย็นของทวีปแอนตาร์กติกาและอเมริกาใต้ก็ใช้โปรตีนป้องกันการแข็งตัวเพื่อป้องกันเซลล์ของพวกมันจากการแช่แข็งอย่างสมบูรณ์

อุณหภูมิการเจริญเติบโตและสิ่งมีชีวิตทางจิต

อุณหภูมิการเจริญเติบโตสูงสุด (T _{สูงสุด} ) ของสิ่งมีชีวิตคือสูงสุดที่มันสามารถทนได้ ในขณะที่อุณหภูมิที่เหมาะสม (T _opt ) สำหรับการเจริญเติบโตคืออุณหภูมิที่ทำให้สิ่งมีชีวิตเติบโตได้เร็วขึ้น

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่รอดและเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำโดยทั่วไปถือว่าเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทจิต อย่างไรก็ตามอย่างที่เราทราบกันดีว่าควรใช้คำว่า Psychrophile กับสิ่งมีชีวิตที่มี T _max 20 ° C เท่านั้น (นั่นคือพวกมันไม่สามารถอยู่รอดได้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น)

จุลินทรีย์ได้ถูกแยกออกจากบริเวณที่เย็นจัดซึ่งสามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิสูงกว่า 20 ° C ซึ่งบ่งชี้ว่าแม้ว่าพวกมันจะถูกปรับให้เข้ากับอุณหภูมิต่ำ แต่ก็ไม่ควรถูกพิจารณาว่าเป็นวัตถุออกฤทธิ์ทางจิตประสาท จุลินทรีย์เหล่านี้เรียกว่า "mesotolerant" กล่าวคือทนต่ออุณหภูมิปานกลาง

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis เป็นแบคทีเรียที่แยกได้จากน่านน้ำทางทะเลของซีกโลกเหนือซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่า 4 - 10 ° C ในทางกลับกันฮาโลอาร์เคียซึ่งเป็นอาร์เคียที่อาศัยอยู่ในน้ำที่อิ่มตัวด้วยเกลือสูงจะเติบโตที่อุณหภูมิ -20 ° C

แม้จะมีประชากรจำนวนมากในแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ แต่ก็ไม่สามารถเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์เหล่านี้ในห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิต่ำกว่า 4 ° C ได้

ในทางกลับกัน S. alaskensis มีค่า T _{สูงสุดที่} 45 ° C และ haloarchaea สามารถเติบโตได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 30 ° C ดังนั้นจึงไม่ถือว่าเป็นโรคจิตเภท อย่างไรก็ตามประชากรของพวกเขาปรับตัวได้ดีและมีมากในพื้นที่ที่มีอากาศหนาวจัด

จากที่กล่าวมาเราสามารถสรุปได้ว่ามีปัจจัยแวดล้อมที่ จำกัด อื่น ๆ ที่มีอิทธิพลต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติและอุณหภูมิไม่ใช่ปัจจัยที่มีน้ำหนักมากที่สุด

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพ

เอนไซม์ของสิ่งมีชีวิตที่มีฤทธิ์ทางจิตประสาทมีลักษณะกิจกรรมสูงที่อุณหภูมิต่ำและปานกลาง นอกจากนี้เอนไซม์เหล่านี้ยังมีเสถียรภาพทางความร้อนไม่ดี

เนื่องจากลักษณะเหล่านี้เอนไซม์ของสิ่งมีชีวิตที่ออกฤทธิ์ต่อจิตประสาทจึงมีความน่าสนใจอย่างยิ่งที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในกระบวนการต่างๆในอุตสาหกรรมอาหารการแพทย์อณูชีววิทยาในอุตสาหกรรมยาและอื่น ๆ

อ้างอิง

1. Cavicchioli, R. (2015). เกี่ยวกับแนวคิดของจิตเวช วารสาร ISME, 10 (4), 793–795 ดอย: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. และ Deming, JW (2008). บทบาทของเอ็กโซโพลิเมอร์ในการปรับตัวของจุลินทรีย์กับน้ำแข็งในทะเล ใน: Margesin, R. , Schirmer, F. , Marx, J.-C. และ Gerday, C. red) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Germany, pp. 247-264
3. โคชิมะ, S. (1984). แมลงที่ทนต่อความเย็นชนิดใหม่ที่พบในธารน้ำแข็งในเทือกเขาหิมาลัย ธรรมชาติ, 310 (5974), 225-227. ดอย: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (บรรณาธิการ) (2017) Psychrophiles: จากความหลากหลายทางชีวภาพไปจนถึงเทคโนโลยีชีวภาพ พิมพ์ครั้งที่สอง. Springer Verlag ไฮเดลเบิร์กเยอรมนี PP 685.
5. มิเตวา, V. (2008). แบคทีเรียในหิมะและน้ำแข็ง ใน: Margesin, R. และ Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer Verlag, Heidelberg, Germany, pp. 31-50.
6. ราคา PB (2000). แหล่งที่อยู่อาศัยของ Psychrophiles ในน้ำแข็งใต้แอนตาร์กติก Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, 1247-1251