Extremófilos: características, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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oExtremófilos São organismos que vivem em ambientes extremos, ou seja, distantes das condições em que vive a maioria dos organismos conhecidos pelos humanos.

Os termos “extremo” e “extremofílico” são relativamente antropocêntricos, pois os humanos avaliam os habitats e seus habitantes com base no que seria considerado extremo para nossa própria existência.

Em função do exposto, o que caracteriza um ambiente extremo é que ele apresenta condições intoleráveis para o ser humano quanto à temperatura, umidade, salinidade, luz, pH, disponibilidade de oxigênio, níveis de toxicidade, entre outros.

De uma perspectiva não antropocêntrica, o ser humano poderia ser extremófilo, dependendo do organismo que o avaliou. Por exemplo, do ponto de vista de um organismo anaeróbio estrito, para o qual o oxigênio é tóxico, seres aeróbios (como os humanos) seriam extremófilos. Para o ser humano, ao contrário, os organismos anaeróbicos são extremófilos.

Origem do termo "Extremófilos"

Atualmente definimos como "extremos" numerosos ambientes dentro e fora do planeta Terra e constantemente descobrimos organismos capazes, não só de sobreviver, mas também de prosperar amplamente em muitos deles.

R. D. Macelroy

Em 1974, R. D. Macelroy propôs o termo "Extremófilos" para definir esses organismos que exibem crescimento e desenvolvimento ótimos sob condições extremas, ao contrário dos organismos mesófilos, que crescem em ambientes com condições intermediárias.

De acordo com Macelroy:

“Extremófilo é um descritivo para organismos capazes de povoar ambientes hostis a mesófilos, ou organismos que só crescem em ambientes intermediários”.

Existem dois graus básicos de extremismo nos organismos: aqueles que podem tolerar uma condição ambiental extrema e tornando-se dominante sobre os outros; e aqueles que crescem e se desenvolvem Otimamente sob condições extremas.

Características de ambientes extremos

A denominação de um ambiente como "extremo" responde a uma construção antropogênica, a partir da consideração dos extremos distantes da linha de base de uma determinada condição ambiental (temperatura, salinidade, radiação, entre outras), que permite a sobrevivência humana.

No entanto, esse nome deve ser baseado em certas características de um ambiente, da perspectiva do organismo que o habita (e não da perspectiva humana).

Essas características incluem: biomassa, produtividade, biodiversidade (número de espécies e representação de táxons superiores), diversidade de processos em ecossistemas e adaptações específicas ao meio ambiente do organismo em questão.

A soma total de todas essas características denota a condição extrema de um ambiente. Por exemplo, um ambiente extremo é aquele que geralmente apresenta:

Baixa biomassa e produtividade
Predominância de formas de vida arcaicas
Ausência de formas de vida superiores
Ausência de fotossíntese e fixação de nitrogênio, mas dependência de outras vias metabólicas e adaptações fisiológicas, metabólicas, morfológicas e / ou do ciclo de vida específicas.

Tipos de extremófilos na escala zoológica

Organismos unicelulares

O termo Extremofílico freqüentemente se refere a procariontes, como bactérias, e às vezes é usado de forma intercambiável com Archaea.

No entanto, existe uma grande variedade de organismos Extremofílicos e nosso conhecimento da diversidade filogenética em habitats extremos está aumentando quase que diariamente.

Sabemos, por exemplo, que todos os hipertermófilos (amantes do calor) são membros de Archaea e Bacteria. Os eucariotos são comuns entre psicrófilos (amantes do frio), acidófilos (amantes de baixo pH), alcalófilos (amantes de alto pH), xerófilos (amantes de ambientes secos) e halófilos (amantes de sal).

Organismos multicelulares

Organismos multicelulares, como invertebrados e vertebrados, também podem ser extremófilos.

Por exemplo, alguns psicrófilos incluem um pequeno número de rãs, tartarugas e uma cobra, que durante o inverno evitam o congelamento intracelular em seus tecidos, acumulando osmólitos no citoplasma celular e permitindo o congelamento apenas da água extracelular (externa às células) .

Outro exemplo é o caso do nematóide antártico. Panagrolaimus davidi, que pode sobreviver ao congelamento intracelular (congelamento de água dentro de suas células), podendo crescer e se reproduzir após o descongelamento.

Também os peixes da família Channichthyidae, habitantes das águas frias da Antártica e do sul do continente americano, usam proteínas anticongelantes para proteger suas células contra seu congelamento total.

Poli-Extremófilos

Poli-Extremófilos são organismos que podem sobreviver a mais de uma condição extrema ao mesmo tempo, sendo assim comuns em todos os ambientes extremos.

Por exemplo, plantas desérticas que sobrevivem ao calor extremo, disponibilidade limitada de água e freqüentemente alta salinidade.

Outro exemplo seriam os animais que habitam o fundo do mar, capazes de suportar pressões extremamente altas, como falta de luz e de nutrientes, entre outras.

Tipos mais comuns de ambientes extremos

Os extremos ambientais são tradicionalmente definidos com base em fatores abióticos, como:

Temperatura.
Disponibilidade de água.
Pressão.
pH.
Salinidade.
Concentração de oxigênio.
Níveis de radiação.

Extremófilos são descritos de forma semelhante com base nas condições extremas que enfrentam.

Os ambientes extremos mais importantes que podemos reconhecer de acordo com suas condições abióticas são:

Ambientes extremamente frios

Ambientes de frio extremo são aqueles que freqüentemente persistem ou caem por períodos (curtos ou longos) de temperaturas abaixo de 5 ° C. Isso inclui os pólos da Terra, regiões montanhosas e alguns habitats oceânicos profundos. Mesmo alguns desertos muito quentes durante o dia têm temperaturas muito baixas à noite.

Existem outros organismos que vivem na criosfera (onde a água está em estado sólido). Por exemplo, organismos que vivem em matrizes de gelo, permafrost, sob coberturas de neve permanentes ou periódicas, devem tolerar vários extremos, incluindo frio, dessecação e altos níveis de radiação.

Ambientes de calor extremo

Habitats extremamente quentes são aqueles que permanecem ou atingem periodicamente temperaturas acima de 40 ° C. Por exemplo, desertos quentes, locais geotérmicos e fontes hidrotermais profundas.

Estão frequentemente associados a temperaturas extremas, ambientes onde a água disponível é muito limitada (persistentemente ou por períodos regulares de tempo), como desertos quentes e frios e alguns habitats endolíticos (localizados dentro de rochas).

Ambientes de extrema pressão

Outros ambientes estão sujeitos a alta pressão hidrostática, como as zonas bentônicas dos oceanos e lagos profundos. Nessas profundidades, seus habitantes devem suportar pressões superiores a 1000 atmosferas.

Alternativamente, existem extremos hipobáricos (de baixa pressão atmosférica), em montanhas e em outras regiões elevadas do mundo.

Ambientes extremos ácidos e alcalinos

Em geral, ambientes extremamente ácidos são aqueles que mantêm ou regularmente atingem valores abaixo de pH 5.

O baixo pH, em particular, aumenta a condição “extrema” de um ambiente, pois aumenta a solubilidade dos metais presentes e os organismos que neles vivem devem ser adaptados para enfrentar os múltiplos extremos abióticos.

Por outro lado, ambientes extremamente alcalinos são aqueles que permanecem ou registram regularmente valores de pH acima de 9.

Exemplos de ambientes com pH extremo incluem lagos, águas subterrâneas e solos altamente ácidos ou alcalinos.

Ambientes hipersalinos e anóxicos

Ambientes hipersalinos são definidos como aqueles com concentrações de sal maiores que as da água do mar, que tem 35 partes por mil. Esses ambientes incluem lagos hipersalinos e salinos.

Com "salina" não nos referimos apenas à salinidade devida ao cloreto de sódio, pois podem haver ambientes salinos onde o sal predominante é outra coisa.

Habitats com oxigênio livre limitado (hipóxico) ou sem oxigênio presente (anóxico), persistentemente ou em intervalos regulares, também são considerados extremos. Por exemplo, ambientes com essas características seriam as bacias anóxicas em oceanos e lagos e os estratos de sedimentos mais profundos.

Ambientes de alta radiação

A radiação ultravioleta (UV) ou infravermelha (IR) também pode impor condições extremas aos organismos. Ambientes de radiação extrema são aqueles expostos a radiação anormalmente alta ou radiação fora da faixa normal. Por exemplo, ambientes polares e de alta altitude (terrestres e aquáticos).

Phaeocystis pouchetii

Algumas espécies apresentam mecanismos evasivos de alta radiação UV ou IR. Por exemplo, as algas marinhas da Antártica Phaeocystis pouchetiiproduz "protetores solares" solúveis em água, que absorvem fortemente os comprimentos de onda de UV-B (280-320 nm) e protegem suas células de níveis extremamente altos de UV-B nos 10 m superiores da coluna de água (após quebra do gelo marinho).

Deinococcus radiodurans

Outros organismos são muito tolerantes à radiação ionizante. Por exemplo, a bactéria Deinococcus radiodurans Ele pode preservar sua integridade genética compensando extensos danos ao DNA após a exposição à radiação ionizante.

Esta bactéria usa mecanismos intercelulares para limitar a degradação e restringir a difusão de fragmentos de DNA. Além disso, possui proteínas de reparo de DNA altamente eficientes.

Astyanax hubbsi

Mesmo em ambientes aparentemente de baixa ou nenhuma radiação, os organismos Extremofílicos são adaptados para responder às mudanças nos níveis de radiação.

Por exemplo, Astyanax hubbsi, um peixe mexicano cego que vive em cavernas, não tem estruturas oculares perceptíveis superficialmente, mas pode distinguir pequenas diferenças na luz ambiente. Eles usam fotorreceptores extraoculares para detectar e responder a estímulos visuais em movimento.

Extremos antropogênicos

Atualmente vivemos em um ambiente onde condições ambientais extremas são impostas, geradas artificialmente como efeito das atividades humanas.

Os chamados ambientes de impacto antropogênico são extremamente variados, de escopo global e não podem mais ser ignorados na definição de certos ambientes extremos.

Por exemplo, ambientes afetados pela poluição (ar, água e solo) - como mudanças climáticas e chuva ácida -, extração de recursos naturais, distúrbios físicos e superexploração.

Transições e ecótonos

Além dos ambientes extremos mencionados acima, os ecologistas terrestres sempre estiveram cientes da natureza especial das zonas de transição entre duas ou mais comunidades ou ambientes diversos, como a linha das árvores nas montanhas ou a fronteira entre florestas e pastagens. . Eles são chamados de cintos de tensão ou ecótonos.

Ecótonos também existem no ambiente marinho, por exemplo, a transição entre o gelo e a água representada pela borda do gelo marinho. Essas zonas de transição normalmente exibem maior diversidade de espécies e densidade de biomassa do que as comunidades adjacentes, principalmente porque os organismos que vivem nelas podem tirar proveito dos recursos dos ambientes adjacentes, o que pode lhes dar uma vantagem.

No entanto, os ecótonos são regiões dinâmicas e em constante mudança, geralmente mostrando uma gama mais ampla de variação nas condições abióticas e bióticas durante um período anual do que os ambientes adjacentes.

Isso poderia ser razoavelmente considerado "extremo" porque requer que os organismos adaptem continuamente seu comportamento, fenologia (clima sazonal) e interações com outras espécies.

As espécies que vivem em ambos os lados do ecótono são geralmente mais tolerantes à dinâmica, enquanto as espécies cujo alcance é limitado a um lado experimentam o outro lado como extremo.

Em geral, essas zonas de transição também são freqüentemente as primeiras a serem afetadas por mudanças no clima e / ou distúrbios, tanto naturais quanto antropogênicos.

Animais e plantas com vários estágios ou fases

Não apenas os ambientes são dinâmicos, e podem ou não ser extremos, mas os organismos também são dinâmicos e têm ciclos de vida com diferentes estágios, adaptados a condições ambientais particulares.

Pode acontecer que o ambiente que suporta uma das etapas do ciclo de vida de um organismo seja extremo para outra das etapas.

Plantas

Por exemplo, o coco (Cocos nucifera), apresenta uma semente adaptada para transporte marítimo, mas a árvore adulta cresce em terra.

Em plantas com esporos vasculares, como samambaias e diferentes tipos de musgos, o gametófito pode ser desprovido de pigmentos fotossintéticos, não ter raízes e depender da umidade do ambiente.

Enquanto os esporófitos têm rizomas, raízes e brotos que resistem a condições quentes e secas em plena luz do sol. A diferença entre esporófitos e gametófitos está na mesma ordem que as diferenças entre táxons.

Animais

Um exemplo muito próximo é constituído pelos estágios juvenis de muitas espécies, que geralmente são intolerantes ao ambiente que costuma envolver o adulto, por isso costumam exigir proteção e cuidados durante o período em que adquirem as habilidades e forças que lhes permitem. permitem lidar com esses ambientes.

Referências

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