PSICRÒFILS: CARACTERÍSTIQUES, TIPUS I EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

Els psicròfils són un subtipus dels organismes extremòfils que es caracteritza per suportar baixes temperatures, en general entre -20 ° C i 10 ° C, i per ocupar hàbitats permanentment freds. Aquests organismes solen ser bacteris o arqueges, però hi metazoarios com líquens, algues, fongs, nematodes i fins i tot insectes i animals vertebrats.

Els ambients freds dominen la biosfera de la Terra i estan colonitzats per abundants i diversos microorganismes que tenen un paper potencialment crític en els cicles biogeoquímics globals.

El liquen Xanthoria elegans un conegut psicrofília que pot fotosintetitzar a temperatures tan baixes com -24 ° C. Fotografia presa a Alberta, Canadà. Font: Jason Hollinger via

A més de suportar baixes temperatures, els organismes psicròfils també han d'estar adaptats a altres condicions extremes, com altes pressions, altes concentracions de sals i alta radiació ultraviolada.

Característiques dels organismes psicròfils

Hàbitats

Els principals hàbitats dels organismes psicròfils són:

Ambients polars marins.

-Banquisa o gel marí.

Ambients polars terrestres.

-Lagos de gran altitud i latitud.

-Lagos subglaciales.

-Regions alpines fredes.

-Superficies de glaceres.

-Desiertos polars.

-Océano profund.

adaptacions

Els psicròfils estan protegits de la congelació per diverses adaptacions. Una d'elles és la flexibilitat de les seves membranes cel·lulars, la qual aconsegueixen incloent un alt contingut d'àcids grassos curts i insaturats en les estructures de les seves membranes lipídiques.

L'efecte de la incorporació d'aquests àcids grassos és la disminució del punt de fusió, augmentant a el mateix temps la seva fluïdesa i la seva resistència.

Una altra adaptació important dels psicròfils consisteix en la síntesi de proteïnes anticongelants. Aquestes proteïnes mantenen l'aigua corporal en estat líquid i protegeixen l'ADN quan les temperatures baixen per sota del punt de congelació de l'aigua. També eviten que es produeixi la formació de gel o el seu recristal·lització.

Tipus de psicròfils i exemples

Organismes unicel·lulars

La diversitat dels psicròfils unicel·lulars és molt gran, entre aquests podem citar membres de la majoria dels llinatges bacterians: Acidobacterias, actinobacterias, Bacteroidetes, Cloroflexi, Cianobacterias, Firmicutes, gemmatimonadet, OP10 i Planctomycetes.

A més, Proteobacterias i verrucomicrobi s'han detectat a l'Àrtic, l'Antàrtida i en els crioconitos alpins. També s'han detectat a Groenlàndia, Canadà, Tibet i l'Himàlaia.

Entre els cianobacteris psicrófilas trobem Leptolvngbva, Phormidium i Nostoc. Altres gèneres comuns són les unicel·lulars Aphanothece, Chroococcus i Charnaesiphon, i les filamentoses Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium i Plectonerna.

Organismes pluricel·lulars

Entre els insectes psicròfils podem anomenar el gènere Diamesa de l'Himàlaia (Nepal), el qual es manté actiu fins a aconseguir una temperatura de -16 ° C.

També es troba el mosquino áptero (sense ales), Belgica antarctica, de 2-6 mm de longitud, endèmic de l'Antàrtida. Aquest és l'únic insecte al continent ia més l'únic animal exclusivament terrestre.

Figura 2. El mosquit áptero Belgica antarctica insecte endèmic de la Antárctica. Font: Tasteofcrayons, from Wikimedia Commons

Els animals vertebrats també poden ser psicròfils. Alguns exemples inclouen un petit nombre de granotes, tortugues i una serp que utilitza la congelació de l'aigua extracel·lular (aigua fora de les cèl·lules) com una estratègia de supervivència per protegir les seves cèl·lules durant l'hivern.

El nematode antàrtic Panagrolaimus davidi pot sobreviure a la congelació de l'aigua intracel·lular i posteriorment tornar a créixer i reproduir-se.

També els peixos de la família caníctid -que viuen a les fredes aigües de l'Antàrtida i el sud d'Amèrica de l'Sud-, utilitzen proteïnes anticongelants per protegir les seves cèl·lules contra la completa congelació.

Temperatures de creixement i organismes psicròfils

La temperatura màxima (T _max) de creixement d'un organisme és la més alta que aquest pot tolerar. Mentre que la temperatura òptima (T _opt) de creixement és aquella en la qual l'organisme creix amb més rapidesa.

Generalment es considera que tots els organismes que sobreviuen i es desenvolupen en ambients de baixes temperatures són psicròfils. No obstant això, com sabem, el terme psicrofília s'ha d'aplicar únicament a aquells organismes la T _max és 20 ° C (és a dir, que no poden sobreviure a temperatures majors).

S'han aïllat microorganismes de zones molt fredes, que poden créixer en condicions de laboratori a temperatures majors a 20 ° C, la qual cosa indica que si bé estan adaptats a les baixes temperatures, no s'han de considerar psicròfils. Aquests microorganismes són denominats "mesotolerantes", és a dir, que toleren temperatures mitjanes.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis és un bacteri aïllada de les aigües marines de l'hemisferi nord, on prevalen temperatures de 4 - 10 ° C. D'altra banda, les HALOARCHAEAS, que són arqueobacteris que habiten aigües molt saturades de sal, creixen a -20 ° C de temperatura.

Tot i presentar altes poblacions en els seus hàbitats naturals, cap d'aquests microorganismes ha pogut ser conreat en laboratori a menys de 4 ° C.

Al seu torn, S. alaskensis té una T _max de 45 ° C i la haloarchaea pot créixer a temperatures superiors a 30 ° C, de manera que no podrien ser considerades psicrófilas. No obstant això, les seves poblacions estan ben adaptades i són molt abundants en zones extremadament fredes.

De l'anterior podem suposar que hi ha altres factors ambientals limitants que influencien la supervivència d'aquests organismes en els seus hàbitats naturals, i no és la temperatura el factor de més pes.

aplicacions biotecnològiques

Els enzims dels organismes psicròfils es caracteritzen per una alta activitat a temperatures baixes i moderades. A més, aquests enzims presenten una estabilitat tèrmica deficient.

Per aquestes característiques, els enzims dels organismes psicròfils són molt atractives per a ser aplicades en diversos processos de la indústria alimentària, de medicina, de biologia molecular, en la indústria farmacèutica, entre d'altres.

referències

1. Cavicchioli, R. (2015). On the concept of a psychrophile. The ISME Journal, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. and Deming, JW (2008). El rol dels exopolymers in microbial adaptation to sigui ice. In: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. and Gerday, C. reds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Germany, pp. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). A novell cold-tolerant insect found in a Himalayan glacier. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (editor). (2017). Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Second edition. Springer Verlag, Heidelberg, Germany. pp. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bacteri in snow and ice. In: Margesin, R. and Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer Verlag, Heidelberg, Germany, pp. 31-50.
6. Price, PB (2000). A habitat for psychrophiles in deep Antarctic ice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, 1247-1251.