Ekstremofil

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Termofili dajejo nekatere svetlejše barve vročemu vrelcu Grand Prismatic Spring v Narodnem parku Yellowstone.

Ekstremofil (latinsko extremus - skrajen + grško φιλία: philiā - ljubezen) je organizem, ki uspeva v fizikalnih in geokemičnih pogojih, ki so škodljivi za večino drugih živih bitij. Večino ekstremofilov predstavljajo mikrobi, in sicer mnoge vrste arhej ter bakterij, poleg tega pa med drugim spadajo med ekstremofile tudi mnogoščetinci vrste Alvinella pompejana, žuželke podreda Grylloblattidae, višji raki vrste Euphausia superba in počasniki (Tardigrada).

V nasprotju s tem imenujemo organizme, ki prebivajo v zmernih temperaturah (tj. med 15 °C in 40 °C) mezofili, tiste, ki prebivajo v okolju z nevtralno pH vrednostjo, pa nevtrofili.

Tipi ekstremofilov[uredi | uredi kodo]

Obstajajo mnogo tipov ekstremofilov, pri čemer se vsak tip nanaša določeno ekološko nišo (razmerje do ostalih delov ekosistema). Razvrstitev za vsak organizem oz. skupino ni izključna, saj nekateri spadajo med dva ali več tipov; takim organizmom pravimo poliekstremofili. Primer tega so organizmi, ki živijo znotraj vročih kamnov globoko pod zemeljskim površjem in so tako termofili kot tudi barofili.

Tip ekstremofila Značilnosti Primeri organizmov
acidofil optimalna rast pri pH ≤ 3 arheje redov Sulfolobales in Thermoplasmatales, bakterije debla Acidobacterium in reda Acidithiobacillales
alkalifil optimalna rast pri pH ≥ 9 Geoalkalibacter ferrihydriticus, Bacillus okhensis, Alkalibacterium iburiense
barofil oz. piezofil optimalna rast pri visokih tlakih bakterije rodu Halomonas
endolit prebiva v mikroskopskih prostorih v kamnih nekatere arheje
halofil potrebuje vsaj 0,2 M NaCl bakterije rodu Halobacterium, alga vrste Dunaliella salina
hipertermofil uspeva pri temperaturah od 80–122 °C arheje rodu Methanopyrus in Aquifex ter vrst Pyrolobus fumarii in Pyrococcus furiosus
hipolit prebiva v kamnih v mrzlih puščavah nekatere modrozelene cepljivke
litoavtotrof edini vir ogljika je CO2 (avtotrof), energijo pridobiva iz oksidacije anorganskih snovi (kemo- in litotrof) litotrofi, kot je npr. Nitrosomonas europaea
metalotolerant tolerira visoke koncentracije raztopljenih ionov težkih kovin, kot so arzen, baker, cink in kadmij Ferroplasma sp., Ralstonia metallidurans
kriofil oz. psihrofil uspeva pri temperaturah ≤ 15 °C snežne alge
kserofil uspeva v izjemno suhih področjih kaktusi, Welwitschia mirabilis in Trichosporonoides nigrescens
oligotrof uspeva v okolju s pomanjkanjem hranilnih snovi bakterija vrste Pelagibacter ubique
osmofil optimalna rast pri visokih koncetracijah sladkorjev kvasovke rodu Debaryomyces ter vrst Saccharomyces bailii, S. cerevisiae in S. rouxii
radiorezistent odporen proti visokim dozam ionizirajočega sevanja bakterija vrste Deinococcus radiodurans, radiotrofne glive
termofil uspeva pri temperaturi od 60-80 °C Thermococcus, Thermus aquaticus
termoacidofil kombinacija acido- in termofila; temperatura od 70-80 °C in pH od 2-3

Evolucijski pogled[uredi | uredi kodo]

Welwitschia mirabilis je klasičen primer rastline, ki navkljub izjemno sušnemu okolju uspe ohraniti liste in dejavnost fotosintetskih mehanizmov.

Prilagoditveni (adaptacijski) mehanizmi pri ekstremofilih so skozi leta evolucije zahtevali velike spremembe v smislu prerazporeditve »surovin«, kot sta kemična energija in ogljik. Te zahteve so pogosto omejile širitev tovrstnih organizmov v druga okolja. Koren besede -fil, ki v grščini izvorno pomeni »ljubezen«, je iz tega vidika včasih pretiravanje, saj je adaptacija lahko le fakultativna in ne obvezna (obligatna). Primer tega je halofilna rastlina Atriplex halimus, ki v suhih in slanih puščavah raste kot nizko grmičevje z majhnimi listi, v blagih pogojih, z rodovitno zemljo in zadostnimi količinami vode, pa lahko zraste mnogo višje z velikimi listi. Ta fenotipska plastično predstavlja pomembno evolucijsko prednost.[1]

V nasprotju s splošnim napačnim prepričanjem, da je večina ekstremofilov prokariontov, se primeri ekstremofilov raztezajo po celotnem evolucijskem drevesu. Slednje je praktična posledica prilagoditev na stres v okolju, kar je pravzaprav osrednja gonilna sila v evoluciji.

Ekstremofili so se na stres prilagodili preko različnih načinov: če so npr. v okolju strupene soli kovin, jih organizem izloči, v okoljih z visokimi temperaturami imajo organizmi stabilne zgradbe beljakovin, pri nizkih temperaturah pa se zmrzovanju vode uprejo s protizmrzovalnimi komponentami, kot so protizmrzovalne beljakovine. Mnogo ekstremofilov se stresnemu okolju v bistvu ne prilagodi, pač pa se mu izogne. Primeri tega so dormantne bakterije in rastlinska semena, ki rastejo in se razvijajo v ugodnih pogojih.

Poseben primer ekosistema se nahaja okoli globokomorskih hidrotermalnih vrelcev, kjer primarni vir energije predstavljajo molekule, iz katerih se lahko energija sprosti relativno lahko; primer take molekule je metan (CH4), ki ga privzemajo nekatere bakterije (metanotrofi). Po nekaterih teorijah naj bi bili ti vrelci izvor prvih začetkov življenja, nato pa naj bi se primitivne oblike organizmov razširile na ostala območja.[2]

Ekstremofili in astrobiologija[uredi | uredi kodo]

Na Jupitrovem satelitu Evropa bi se lahko nahajale ekstremofilne oblike organizmov v tekoči vodi pod površinskim slojem ledu.

V astrobiologiji so ekstremofili eden od glavnih predmetov raziskav, saj naj bi bili mnogi tovrstni organizmi sposobni prebivati v pogojih, ki so podobni tistim na drugih planetih. Z drugimi besedami, že sam obstoj ekstremofilov ter možni obstoj podobnih zunajzemeljskih pogojev poveča verjetnost za obstoj zunajzemeljskega življenja, vsaj na enoceličnem nivoju. Na Marsu morda obstajajo področja permafrosta globoko pod površjem, ki bi lahko vsebovale skupnosti endolitov. Prav tako bi lahko bili prisotni organizmi v oceanu pod površjem na Jupitrovem naravnem satelitu Evropa.

V okviru panspermije, po kateri naj bi se življenje v vesolju razširjalo preko meteoritov, asteroidov in podobnih nebesnih teles, bi bil primarni kandidat za to organizem, ki bi lahko kombiniral uspevanje v suhem okolju z radioaktivno odpornostjo; primer takega organizma bi lahko bila bakterija Deinococcus radiodurans.

Praktična uporaba[uredi | uredi kodo]

Specialni prilagoditveni mehanizmi ekstremofilov imajo nemalokrat praktičen pomen za človeštvo. Mnogo biomolekul, kot so encimi in antibiotiki, ki izvirajo iz ekstremofilov, se uporablja v industrijskih procesih. Znanstveniki trenutno preučujejo možnost prenosa rezistentnih lastnosti ekstremofilov na slabo odporne kulturne rastline in živalih.[3]

Sklici in opombe[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Gale, 2009, str. 149.
  2. ^ Gale, 2009, str. 152.
  3. ^ Gale, 2009, str. 150.

Viri[uredi | uredi kodo]

  • Cavicchioli, R. & Thomas, T. (2000). Extremophiles. V: Encyclopedia of Microbiology, 2. izdaja, urednik Lederberg, J. (str. 317–337). San Diego: Academic Press.
  • Gale, J. (2009). Astrobiology of Earth: The Emergence, Evolution, and Future of Life on a Planet in Turmoil. Oxford: Oxford university press, str. 149-53. ISBN 978-0-19-920581-3
  • Rossi, M. s sod. (2003). "Extremophiles 2002". J. Bacteriol. 185 (13): 3683–9. doi:10.1128/JB.185.13.3683-3689.2003. PMID 12813059. 
  • Satyanarayana T., Raghukumar C. in Shivaji S. (2005). "Extremophilic microbes: Diversity and perspectives". Current Science 89 (1): 78–90. 
  • Wilson, Z. E. & Brimble, M. A. (2009). "Molecules derived from the extremes of life". Nat. Prod. Rep. 26 (1): 44–71. doi:10.1039/b800164m. 
  • Wolfe-Simon, Felise, s sod. (2010). "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus". Science (Science Express). doi:10.1126/science.1197258. 

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]