stringtranslate.com

termófilo

Los termófilos producen algunos de los colores brillantes de Grand Prismatic Spring , Parque Nacional Yellowstone

Un termófilo es un organismo (un tipo de extremófilo ) que prospera a temperaturas relativamente altas, entre 41 y 122 °C (106 y 252 °F). [1] [2] Muchos termófilos son arqueas , aunque algunos de ellos son bacterias y hongos . Se sugiere que las eubacterias termófilas estuvieron entre las primeras bacterias. [3]

Los termófilos se encuentran en varias regiones de la Tierra calentadas geotérmicamente , como fuentes termales como las del Parque Nacional de Yellowstone (ver imagen) y respiraderos hidrotermales de aguas profundas , así como en materia vegetal en descomposición, como turberas y compost .

Los termófilos pueden sobrevivir a altas temperaturas, mientras que otras bacterias o arqueas resultarían dañadas y, en ocasiones, muertas si se exponen a las mismas temperaturas.

Las enzimas de los termófilos funcionan a altas temperaturas. Algunas de estas enzimas se utilizan en biología molecular , por ejemplo la polimerasa Taq utilizada en PCR . [4] "Termófilo" se deriva del griego : θερμότητα ( thermotita ), que significa calor , y del griego : φίλια ( philia ), amor .

Estudios comparativos sugieren que la diversidad de termófilos está impulsada principalmente por el pH, no por la temperatura. [5]

Clasificación

Los termófilos se pueden clasificar de varias maneras. Una clasificación clasifica estos organismos según sus temperaturas óptimas de crecimiento: [6]

  1. Termófilos simples: 50–64 °C (122–147 °F)
  2. Termófilos extremos 65–79 °C (149–174 °F)
  3. Hipertermófilos 80 °C (176 °F) y más, pero no menos de 50 °C (122 °F)

En una clasificación relacionada, los termófilos se clasifican de la siguiente manera:

  1. Los termófilos facultativos (también llamados termófilos moderados) pueden prosperar a altas temperaturas, pero también a temperaturas más bajas (por debajo de 50 °C (122 °F)), mientras que
  2. Los termófilos obligados (también llamados termófilos extremos) requieren temperaturas tan altas para crecer.
  3. Los hipertermófilos son termófilos particularmente extremos para quienes las temperaturas óptimas son superiores a 80 °C (176 °F).
Una colonia de termófilos en la salida de Mickey Hot Springs , Oregón , la temperatura del agua es de aproximadamente 60 °C (140 °F).

Muchas de las Archaea hipertermófilas requieren azufre elemental para crecer. Algunos son anaerobios que utilizan azufre en lugar de oxígeno como aceptor de electrones durante la respiración celular (anaeróbicos) . Algunos son litotrofos que oxidan el azufre para crear ácido sulfúrico como fuente de energía, lo que requiere que el microorganismo se adapte a un pH muy bajo (es decir, es acidófilo además de termófilo). Estos organismos son habitantes de ambientes cálidos y ricos en azufre generalmente asociados con el vulcanismo , como fuentes termales , géiseres y fumarolas . En estos lugares, especialmente en el Parque Nacional de Yellowstone, se produce una zonificación de microorganismos según su temperatura óptima. Estos organismos suelen tener colores debido a la presencia de pigmentos fotosintéticos . [ cita necesaria ]

Termófilo versus mesófilo

Los termófilos se pueden discriminar de los mesófilos a partir de características genómicas. Por ejemplo, los niveles de contenido de GC en las regiones codificantes de algunos genes característicos se identificaron consistentemente como correlacionados con la condición del rango de temperatura cuando el análisis de asociación se aplicó a organismos mesófilos y termófilos, independientemente de su filogenia, requerimiento de oxígeno, salinidad o condiciones de hábitat. . [7]

Hongos termófilos

Los hongos son el único grupo de organismos del dominio eucariota que pueden sobrevivir en rangos de temperatura de 50 a 60 °C. [8] Se han reportado hongos termófilos en varios hábitats, y la mayoría de ellos pertenecen al orden de hongos Sordariales . [9] Los hongos termófilos tienen un gran potencial biotecnológico debido a su capacidad para producir enzimas termoestables de importancia industrial, en particular para la degradación de la biomasa vegetal. [10]

Transferencia genética e intercambio genético.

Sulfolobus solfataricus y Sulfolobus acidocaldarius son arqueas hipertermófilas. Cuando estos organismos se exponen a los agentes que dañan el ADN, la irradiación UV , la bleomicina o la mitomicina C , se induce una agregación celular específica de cada especie. [11] [12] En S. acidocaldarius , la agregación celular inducida por UV media el intercambio de marcadores cromosómicos con alta frecuencia. [12] Las tasas de recombinación superan las de los cultivos no inducidos hasta en tres órdenes de magnitud. Frols et al. [11] [13] y Ajón et al. [12] (2011) planteó la hipótesis de que la agregación celular mejora la transferencia de ADN específica de especie entre células de Sulfolobus para proporcionar una mayor reparación del ADN dañado mediante recombinación homóloga . Van Wolferen et al., [14] al analizar el intercambio de ADN en los hipertermófilos en condiciones extremas, señalaron que el intercambio de ADN probablemente desempeña un papel en la reparación del ADN mediante recombinación homóloga. Sugirieron que este proceso es crucial en condiciones que dañan el ADN, como las altas temperaturas. También se ha sugerido que la transferencia de ADN en Sulfolobus puede ser una forma primitiva de interacción sexual similar a los sistemas de transformación bacteriana mejor estudiadosque están asociados con la transferencia de ADN específica de especie entre células que conduce a la reparación recombinacional homóloga del daño del ADN [ cita necesaria ] .

Ver también

Referencias

  1. ^ Madigan MT; Martín JM (2006). Brock Biología de los microorganismos (11ª ed.). Pearson. pag. 136.ISBN​ 0-13-196893-9.
  2. ^ Takai T; et al. (2008). "Proliferación celular a 122 ° C y producción isotópicamente pesada de CH4 por un metanógeno hipertermófilo bajo cultivo a alta presión". PNAS . 105 (31): 10949–51. Código Bib : 2008PNAS..10510949T. doi : 10.1073/pnas.0712334105 . PMC 2490668 . PMID  18664583. 
  3. ^ Horiike T; Miyata D; Hamada K; et al. (Enero de 2009). "Construcción filogenética de 17 filos bacterianos mediante un nuevo método y ortólogos cuidadosamente seleccionados". Gen.​ 429 (1–2): 59–64. doi :10.1016/j.gene.2008.10.006. PMC 2648810 . PMID  19000750. 
  4. ^ Vieille, Claire; Zeikus, Gregory J. (marzo de 2001). "Enzimas hipertermófilas: fuentes, usos y mecanismos moleculares de termoestabilidad". Reseñas de Microbiología y Biología Molecular . 65 (1): 1–43. doi :10.1128/MMBR.65.1.1-43.2001. ISSN  1092-2172. PMC 99017 . PMID  11238984. 
  5. ^ Power, JF, Carere, CR, Lee, CK, Wakerley, GL, Evans, DW, Button, M., White, D., Climo, MD, Hinze, AM, Morgan, XC y McDonald, IR, 2018. Microbiano Biogeografía de 925 manantiales geotérmicos en Nueva Zelanda. Comunicaciones de la naturaleza, 9(1), p.2876.
  6. ^ Stetter, K. (2006). "Historia del descubrimiento de los primeros hipertermófilos". Extremófilos . 10 (5): 357–362. doi :10.1007/s00792-006-0012-7. PMID  16941067. S2CID  36345694.
  7. ^ Zheng H; Wu H (diciembre de 2010). "Análisis de asociación centrado en genes para la correlación entre los niveles de contenido de guanina-citosina y las condiciones del rango de temperatura de especies procarióticas". Bioinformática BMC . 11 (Suplemento 11): T7. doi : 10.1186/1471-2105-11-S11-S7 . PMC 3024870 . PMID  21172057. 
  8. ^ Rajasekaran, Alaska; Maheshwari, R. (1 de septiembre de 1993). "Hongos termófilos: una evaluación de su potencial de crecimiento en el suelo". Revista de Biociencias . 18 (3): 345–354. doi :10.1007/BF02702992. ISSN  0973-7138. S2CID  46013720.
  9. ^ Patel, Hardi; Rawat, Seema (2021), "Hongos termófilos: diversidad, fisiología, genética y aplicaciones", Desarrollos nuevos y futuros en biotecnología y bioingeniería microbiana , Elsevier, págs. 69–93, doi :10.1016/b978-0-12-821005 -5.00005-3, ISBN 9780128210055, S2CID  224847697 , consultado el 2 de junio de 2022
  10. ^ van den Brink, Joost; Facun, Kryss; de Vries, Michel; Stielow, J. Benjamin (diciembre de 2015). "El crecimiento termofílico y la termoestabilidad enzimática son rasgos polifiléticos dentro de Chaetomiaceae". Biología de los hongos . 119 (12): 1255-1266. doi :10.1016/j.funbio.2015.09.011. ISSN  1878-6146. PMID  26615748.
  11. ^ ab Fröls S; Ajón M; Wagner M; Teichmann D; Zolghadr B; Folea M; et al. (noviembre de 2008). "La agregación celular inducible por UV de la arqueona hipertermófila Sulfolobus solfataricus está mediada por la formación de pili" (PDF) . Mol. Microbiol . 70 (4): 938–52. doi : 10.1111/j.1365-2958.2008.06459.x . PMID  18990182.
  12. ^ abc Ajón M; Fröls S; van WolferenM; Stöcker K; Teichmann D; Driessen AJ; et al. (noviembre de 2011). "Intercambio de ADN inducible por UV en arqueas hipertermófilas mediado por pili tipo IV" (PDF) . Mol. Microbiol . 82 (4): 807–17. doi : 10.1111/j.1365-2958.2011.07861.x . PMID  21999488.
  13. ^ Fröls S; Blanco MF; Schleper C (febrero de 2009). "Reacciones al daño de los rayos UV en el modelo archaeon Sulfolobus solfataricus". Bioquímica. Soc. Trans . 37 (Parte 1): 36–41. doi :10.1042/BST0370036. PMID  19143598.
  14. ^ van Wolferen M; Ajón M; Driessen AJ; Albers SV (julio de 2013). "Cómo se adaptan los hipertermófilos para cambiar de vida: intercambio de ADN en condiciones extremas". Extremófilos . 17 (4): 545–63. doi :10.1007/s00792-013-0552-6. PMID  23712907. S2CID  5572901.

enlaces externos