Psicrófilos: características, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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Psicrófilos: características, tipos e exemplos - Ciência
Psicrófilos: características, tipos e exemplos - Ciência

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o psicrófilos Eles são um subtipo de organismos Extremófilos caracterizados por resistir a baixas temperaturas, geralmente entre -20 ° C e 10 ° C, e por ocupar habitats permanentemente frios. Esses organismos geralmente são bactérias ou arquéias, porém existem metazoários como líquenes, algas, fungos, nematóides e até mesmo insetos e animais vertebrados.

Ambientes frios dominam a biosfera da Terra e são colonizados por microrganismos abundantes e diversos que desempenham papéis potencialmente críticos nos ciclos biogeoquímicos globais.

Além de resistir a baixas temperaturas, os organismos psicrofílicos também devem ser adaptados a outras condições extremas, como altas pressões, altas concentrações de sal e alta radiação ultravioleta.

Características dos organismos psicrofílicos

Habitats

Os principais habitats dos organismos psicrofílicos são:


-Ambientes marinhos polares.

-Banco ou gelo marinho.

-Ambientes terrestres polares.

-Lagos de grande altitude e latitude.

-Lagos subglaciais.

-Regiões alpinas frias.

-Superfícies de geleiras.

-Desertos polares.

-Oceano profundo.

Adaptações

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

O efeito da incorporação desses ácidos graxos é diminuir o ponto de fusão, aumentando sua fluidez e resistência.

Outra adaptação importante dos psicrófilos é a síntese de proteínas anticongelantes. Essas proteínas mantêm a água corporal em estado líquido e protegem o DNA quando as temperaturas caem abaixo do ponto de congelamento da água. Eles também evitam que ocorra a formação ou recristalização de gelo.


Tipos de psicrófilos e exemplos

Organismos unicelulares

A diversidade de psicrófilos unicelulares é muito grande, entre estes podemos citar membros da maioria das linhagens bacterianas: Acidobactérias, Actinobactérias, Bacteroidetes, Cloroflexi, Cianobactérias, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 e Planctomycetes.

Além disso, Proteobacteria e Verrucomicrobia foram detectadas nas criocones do Ártico, Antártico e Alpino. Eles também foram detectados na Groenlândia, Canadá, Tibete e Himalaia.

Entre as cianobactérias psicrofílicas encontramos Leptolvngbva, Formidium e Nostoc. Outros gêneros comuns são unicelulares Aphanothece, Chroococcus Y Charnaesiphon, e o filamentoso Oscilatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium Y Plectonerna.

Organismos multicelulares

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


Há também o mosquito apterus (sem asas), Bélgica Antártica, 2–6 mm de comprimento, endêmico da Antártica. Este é o único inseto do continente e também o único animal exclusivamente terrestre.

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

O nematóide antárticoPanagrolaimus davidi pode sobreviver ao congelamento da água intracelular e, subsequentemente, crescer novamente e se reproduzir.

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

Temperaturas de crescimento e organismos psicrofílicos

Temperatura máxima (Tmax) a taxa de crescimento de um organismo é a mais alta que ele pode tolerar. Enquanto a temperatura ideal (Toptar) crescimento é aquele em que o organismo cresce mais rápido.

Todos os organismos que sobrevivem e prosperam em ambientes de baixa temperatura são geralmente considerados psicrófilos. No entanto, como sabemos, o termo psicrófilo deve ser aplicado apenas aos organismos cujo Tmax é de 20 ° C (isto é, eles não podem sobreviver a altas temperaturas).

Microrganismos têm sido isolados de áreas muito frias, que podem crescer em condições de laboratório em temperaturas acima de 20 ° C, o que indica que, embora estejam adaptados a baixas temperaturas, não devem ser considerados psicrófilos. Esses microrganismos são chamados de "mesotolerantes", ou seja, toleram temperaturas médias.

Methanococcoides burtonii Y Methanogenium frigidum em Ace Lake

Methanococcoides burtonii é uma arquéia Extremofílica e metanogênica isolada do Lago Ace, na Antártica, onde a temperatura varia entre 1 e 2 ° C. No entanto, estudos de laboratório descobriram que seu Toptar o crescimento é de 23 ° C e o TmaxÉ 28 ° C, portanto não deve ser considerado psicrofílico.

Methanogenium frigidumÉ também uma archaea metanogênica e halofílica (que tolera sal no meio), isolada do próprio Lago Ace e que em laboratório apresenta um Toptar15 ° C e um Tmax de 18 ° C, sendo possível classificá-lo como psicrofílico.

Pode-se considerar que o psicrófilo M. frigidum deve ser melhor adaptado a baixas temperaturas do que M. burtonii. Porém, M. burtonii cresce mais rápido que M. frigidum em 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 microrganismos 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 microrganismo possui requisitos específicos (diferentes da temperatura), que também afetam seu desempenho.

Em caso de M. burtonii Y M. frigidum, cada um é conhecido por usar diferentes fontes de carbono e energia: M. burtonii usa substratos metilados, enquanto M. frigidum use H2: CO2 para o seu crescimento. O Lago Ace está saturado de metano, o que favorece o crescimento de M. burtonii.

Sphingopyxis alaskensis e haloarchaea

Sphingopyxis alaskensis é uma bactéria isolada das águas marinhas do hemisfério norte, onde prevalecem as temperaturas de 4 a 10 ° C. Por outro lado, as haloarchaeas, que são arqueas que habitam águas altamente saturadas de sal, crescem a uma temperatura de -20 ° C.

Apesar de terem grandes populações em seus habitats naturais, nenhum desses microrganismos pode ser cultivado em laboratório a menos de 4 ° C.

Na sua vez, S. alaskensis tem um Tmax 45 ° C e haloarchaea podem crescer em temperaturas acima de 30 ° C, então não podem ser considerados psicrofílicos. No entanto, suas populações estão bem adaptadas e são muito abundantes em áreas extremamente frias.

Do exposto podemos supor que existem outros fatores ambientais limitantes que influenciam a sobrevivência desses organismos em seus habitats naturais, sendo que a temperatura não é o fator de maior peso.

Aplicações biotecnológicas

As enzimas de organismos psicrofílicos são caracterizadas por alta atividade em temperaturas baixas e moderadas. Além disso, essas enzimas apresentam baixa estabilidade térmica.

Devido a essas características, as enzimas de organismos psicrofílicos são muito atrativas para serem aplicadas em diversos processos na indústria de alimentos, medicina, biologia molecular, na indústria farmacêutica, entre outras.

Referências

  1. Cavicchioli, R. (2015). Sobre o conceito de psicrófilo. The ISME Journal, 10 (4), 793–795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
  2. Krembs, C. e Deming, J. W. (2008). O papel dos exopolímeros na adaptação microbiana ao gelo marinho. Em: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. e Gerday, C. reds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Germany, pp. 247-264.
  3. Kohshima, S. (1984). Um novo inseto tolerante ao frio encontrado em uma geleira do Himalaia. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
  4. Margesin, R. (editor). (2017). Psicrófilos: da Biodiversidade à Biotecnologia. Segunda edição. Springer Verlag, Heidelberg, Alemanha. pp. 685.
  5. Miteva, V. (2008). Bactérias na neve e no gelo. Em: Margesin, R. e Schirmer, F. (eds) Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. Springer Verlag, Heidelberg, Germany, pp. 31-50.
  6. Price, P. B. (2000). Um habitat para psicrófilos no gelo profundo da Antártica. Proceedings of the National Academy of Sciences dos Estados Unidos da América 97, 1247-1251.