Aşırı düşkün

Bir organizma olduğu söylenir aşırı sert veya aşırı sert , normal yaşam koşulları çoğu diğer organizmalar için önemli olduğunda: yakın ya da üzeri sıcaklıklar 100  ° C ( hipertermofiller ) veya altında 0  ° C'de ( psychrophiles ), istisnai basınç ( barophiles arasında derin deniz dibi ), çok tuzu (yüklü ortamları halofilik ), çok asidik ( asidofilik ) ya da hiper- alkalin ( alkalofilik ) ortamları, radyoaktif ya da anoksik dioksijen olmadan () ya da örneğin, ışıksız ortamlar endoliths .

Birçok ekstremofiller ait taksondaki ait arkelerinkinden veya Bakterilerin orada da olmasına rağmen, tek hücreli ve metazoan ökaryotik ekstremofiller ( böcekler , kabuklular , balık ...). Bununla birlikte, terim tek hücreli organizmalar için ayrılmıştır .

Ekstremofilik organizmalar, örneğin , Antarktika veya Arktik buzundaki, tuzla doymuş suda (göl veya Ölü Deniz ), petrol sahalarında sıcak kükürtlü kaynaklardan , su altı hidrotermal menfezlerinden , tortulardan izole edilebilir ...

Poliekstremofiller olarak adlandırılan bazı canlı varlıklar, bu dirençlerin birkaçını bile birleştirir (örneğin Deinococcus radiodurans , Kineococcus radiotolerans veya Sulfolobus acidocaldarius ).

Bu çok özel koşullara mükemmel bir şekilde uyarlanmış olan ekstremofiller, daha sıradan koşullarda nadirdir. Aslında, bu koşullara dayanabildiklerinde bile (çünkü çoğu durumda özel metabolizmaları aşırı koşulları gerektirir), sıradan organizmalardan gelen rekabete dayanmazlar. Organizmanın istisnai koşullara ihtiyaç duyup duymadığına veya onları destekleyip desteklemediğine göre aşırılık yanlısı ve aşırı tolerans ayırt edilir , ancak daha sıradan koşullar altında bulunur.

Gerçek ekstremofiller (normal veya sadece aşırı koşullarda yaşayan), olumsuz koşullara geçici olarak dirençli bir form alabilen nispeten sıradan organizma vakalarını (hayati işlevlerini askıya alarak, kendilerini bir kist oluşturarak koruyarak) açıkça ayırt etmeliyiz. veya spor ). Deinococcus radiodurans gibi bazı bakteriler , aşırı koşullar altında kendilerini iyileştirebilirler, ancak yaşamalarını gerektirmezler.

Farklı ekstremofiller türleri

• Asidofilik  : asidik ortamlarda yaşayan organizma ( 3'e yakın optimum büyüme pH'ı ).
• Alkalofilik  : temel ortamlarda yaşayan organizma (optimum büyüme pH'ı 9'a yakın ve üstü).
• Halofil  : çok tuzlu ortamlarda yaşayan organizma (yüksek konsantrasyonda NaCl ).
• Metal  toleranslı: organizma yüksek metal konsantrasyonlarına ( bakır , kadmiyum , arsenik , çinko ) toleranslıdır .
• Psikofilik veya psikolojik tolerans  : soğuk ortamlarda yaşayan organizma (uçurum, buzullar, hatta soğuk zinciri daha az verimli hale getirerek gıda hijyenini etkileyebilecekleri buzdolabı ).
• Piezofilik veya barofilik  : yüksek basınca maruz kalan ortamlarda yaşayan organizma (−11.000 metreye kadar derin okyanus tabanları; Mariana Çukuru )
• Radyasyona dayanıklı  : yüksek iyonlaştırıcı radyasyona dayanabilen organizma.
• Termofilik  : 60  ° C'ye yakın optimum büyüme ile sıcak ortamlarda yaşayan organizma .
• Hipertermofilik  : 90  ° C'ye yakın ila 100  ° C'nin üzerinde büyüme optimumuna sahip çok sıcak ortamlarda yaşayan organizma  ; ancak kaynar su ortamında yaşayamazlar (deniz tabanında basınç yüksektir ve su 400  ° C'ye kadar sıvı kalır )
• Xerophilic  : kurumaya direnebilen organizma (hayatta kalmak için çok az suya ihtiyaç duyar).

Ekstremofiller çalışmasının ilgisi

Aşırılık yanlıları şaşkınlık konusudur ve çeşitli şekillerde çalışırlar:

• Tuhaflıkları, çeşitli teknolojik perspektifler (örneğin termostabil proteinler , soğuk suyla yıkama enzimleri) ve geniş bir biyolojik çalışma alanı sunar. Proteinler ve enzimler uç büyüyen bir pazar (vardır biyoteknoloji ve kimya endüstrisi). En muhteşem bir örnek Taq polimerazı ile ilgili Thermus aquaticus için yaygın olarak kullanılan PCR reaksiyonları .
• Hayatın ortaya çıkması dışı bir ortamda gerçekleşmiş olabilir. Zamanın oksijen ve ozon içermeyen ilkel atmosferi , güneşten gelen UV ışınlarının geçmesine izin verdi ve bu da hücreler için toksik serbest radikallerin oluşumuna yol açabilir . Kimyager Günter Wächtershäuser , yaşamın oksijensiz sıcak kükürtlü-demirli bir ortamda ortaya çıktığına inanıyor. Bu ortam, birçok hipertermofilik mikroorganizmanın yaşadığı hidrotermal menfezlere yakındır . Bununla birlikte, fosilleşmiş hidrotermal alanlarda bir yaşam formunun varlığına dair fosil kanıtları henüz doğrulanmamıştır.
• Yaşamın en çeşitli ve düşmanca ortamlara inanılmaz uyumluluğunu gösterirler, bu da benzer yaşam formlarının görünüşte cansız gezegenlerde bulunduğu fikrine inanılırlık kazandırır.

Bazı ekstremofil organizma örnekleri

Çeşitli ekstremofili

Archaea

• Hidrotermal deliklerde dalışta izole edilen Pyrolobus fumarii hala 113  ° C'ye çarpmaktadır.
• Archaea Genre Pyrodictium ve Pyrobaculum'a yakın olan Strain 121 adlı bir suş , hidrotermal örneklerden izole edildi ve 121  ° C'de hayatta kalabildi .
• Sıcak ekşi kaynaklardan izole edilen Sulfolobus acidocaldarius , hem asidofiliktir (pH 2-3'te büyüme) hem de hipertermofiliktir ( 80  ° C civarında optimum büyüme).
• Thermococcus gammatolerans , radyotolerant (iyonlaştırıcı radyasyona maruz kaldığında organizması, kendisini kalıcı ve etkili bir şekilde onarır) bazı kaplıcalarda büyük derinlikte bulunur.
• Ferroplasma , Ferroplasma acidarmanus 0'a yakın bir pH'ta büyüyebilir.
• 98  ° C'de optimum büyüme hızında metanopirüs
• Ölü Deniz'den izole edilmiş Haloarcula marismortui , çok halofiliktir ve 300 g / l NaCl (okyanusun tuzluluğunun 10 katı) ile suda büyür .

Bakteriler

• Deinococcus radiodurans , insan toleransının 1.500-3.000 katına radyasyona dirençlidir. Derin deniz tabanı, belirli radyoaktif yerler veya belirli çöller (UV ışınlarına maruz kalan, bazen aşırı tuzlu su da deinococcus dahil olmak üzere radyasyona dirençli ekstremofillere ev sahipliği yapar.
• Bacillus infernus ,toprak yüzeyinin2,700 m altındaizole edilmiştir .
• Desulforudis audaxviator , 60  ° C sıcaklığave 9,3 pH değerinedayanıklı bir altın madeninin (Witwatersand Basin, Güney Afrika) toprağında−1,500 m, ardından −2,800  m derinliktebulundu. 
• GFAJ-1 , arsenik toleranslı halofilik basil.
• Snottites (dahil Acidithiobacillus kemosentez) volkanik kükürt bileşiklerinin enerji elde kendi pH değeri pil aside benzer özelliklere sahip olan, 0 yakındır.

Omurgasız hayvanlar

• Halicephalobus mephisto , 0,9 ila 3,6  km derinliğindekibir altın madeninin kuyu suyunda bulundu.
• Pompeii solucanı olarak bilinen Alvinella Pompejana ,belirli su altı hidrotermal menfezlerde yaşıyor. Çok hücreli bir ökaryot için olağanüstü termo direnç kapasiteleri (yetişkinlerde20 ila 80  ° C'nin üzerindeki bir sıcaklığı tolere eder).

Omurgalılar

• Balık ailesinin Nototheniidae yaşayan Güney Okyanusu ve salgılar proteinler "  antifriz  kendi içinde" kan .

Kutupsal ekstremofili

2004 yılında, Kuzey Kutbu ve Antarktika kıtasındaki kayaların altında Önemli sayıda mikroorganizma keşfedildi .

O zamana kadar, bu ortam, bir yandan aşırı sıcaklıklar nedeniyle, ama aynı zamanda aşırı şiddetli rüzgarlar ve özellikle ultraviyole radyasyon nedeniyle özellikle yaşamın gelişimine düşman olarak görülüyordu.

Araştırma

• 2007. Massachusetts Üniversitesi'nden ( ABD ) bir biyolog ekibi , 121  ° C'de üreyen bir mikrop keşfetti  ; Pasifik Okyanusu'nun derinliklerinde bulunan bir bacanın yakınında bulunan "suş 121" 130  ° C sıcaklığa kadar hayatta kaldı . En yüksek sıcaklığa dayanıklı yeryüzünde yaşayan bilinen organizmadır.

Daha önce 121  ° C'de 1 saatlik inkübasyondan sonra ölen Pyrolobus fumarii'yi tanıyorduk .

• In 1980 gömme önce nükleer silah ve nükleer atıkları büyük bir derinlikte, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı (DOE) gömülü eklemlerde veya malzeme düşürebilmektedir mikropların olabilir olmadığını doğrulamak istedik.. Amerikalı jeologlar ve biyologlar, mevcut nükleer arıtma tesisleri ( Savannah River , Güney Carolina ) altında yapılan keşif amaçlı sondajlarda yüzeyin 500 metre altına kadar yaşayan bakteri ve arkeobakteriler bulduklarında şaşırdılar . Diğer çalışmalar da , 1986'da Romanya'daki Movile Mağarası ile hayatın büyük derinliklerde yaygın olduğunu doğruladı , ardından 1992'de John Parkes , Japonya Denizi'nin deniz tabanının 500 metre altında bile yaklaşık 11 milyon mikrop yaşadığını keşfettiğinde. tortu santimetre küpte mikroplar-Metuşelah çok yavaş bir metabolizma neredeyse gıda olmadan binlerce veya yıl hatta milyonlarca hayatta olabilir var. 2011 yılında araştırmacılar, Japonya yakınlarındaki Pasifik Okyanusu tabanının 220 metre altında toplanan 460.000 yıllık çökeltilerde canlı hücreler buldular . Ölü hücrelere benziyorlardı, ancak karbon ve nitrojenin kararlı radyoizotopları ile işaretlenmiş bir besin kaynağının varlığına yerleştirildiklerinde, bu hücrelerin 3 / 4'ünün onları besleyebildiği görüldü.
  

Pasifik'in altında, 86 milyon yıl öncesine dayanan ( dinozorların yok oluşundan yaklaşık 20 milyon yıl önce oluşan) tortularda aktif bakteri ve arkelerin bulunduğu derin bir bakteri ekosistemi keşfedildi . Santimetreküp tortu başına 1000 hücre.

Sıcak ve radyoaktif mineral kayalarda, bu bakteriler tarafından serbest hidrojen ve dioksijen yayılan bazı su moleküllerinin (hidrolize uranyum radyoaktif bozunma kullanımı radyoliz bunlar ile birleştirmek hidrojen elde edilmesi için sülfat iyonları yapma sırasında, kendilerini sürdürmek için yeterli enerji üretmek için ana kayanın çevrelerindeki az miktardaki karbonun en iyi şekilde kullanılması.

• Bu tür düşmanca ortamlarda yalnızca bakterilerin yaşayabileceğine inanılıyordu, ancak kısa süre önce (2011) , Beatrix Altın Madeni'nde çok büyük derinlikte ( 1,3 km ) çatlak sularında yüzerken 0,5 mm uzunluğundaki nematodlar keşfedildi . Faust'un Mephistopheles'ine atıfta bulunularak Halicephalobus mephisto olarak adlandırıldılar çünkü lucifuge ve dünyanın derinliklerinde yaşıyorlardı. Sonra, Tautona madeninde (ülkenin en derin), yüzeyin 3.6 km altında başka bir nematod keşfedildi (dünyadaki en derin kara hayvanı. Pek çok mikrop oksijensiz yaşayabilir, ancak bu bizim ilk defa bunu yapabilen bir hayvan buldu; bu solucanların hücreleri diğer türlerden farklı bir genoma sahip, mitokondriye sahip değiller (hayvanlarda evrensel olduğu düşünülen organeller). enerjilerini - birçok ekstremofilik bakteri gibi - hidrojen sülfürden al Hidrojenozom adı verilen belirli organeller sayesinde .

Bu nedenle, insanların uzun süredir büyük deniz yatağının kısır olduğuna inanmaları yanlıştır. Aynı şekilde, daha da derin görünen bodrumun derinlikleri için. Bu biyolojik çeşitlilik hakkında çok az şey biliniyor ve biyokütlesinin tüm canlı türlerinin biyokütlesinin% 1 ila% 10'u arasında olduğu tahmin ediliyor. İki proje bu türleri tanımlamayı hedefliyor: “Derin Yaşam Sayımı” ve “Karanlık Enerji Biyosfer Araştırmaları Merkezi” .

Bu türler, yaşamın kökenini belirlememize yardımcı olabilir. Baskın fikir, kaplıcalarda ortaya çıkmasıydı, ancak aynı zamanda bodrumun çatlaklarında doğmuş, UV ve diğer kozmik ışınlardan henüz ozon tabakası tarafından filtrelenmemiş ve asteroid bombardımanından korunmuş olabilirdi. Bu, diğer gezegenlerde var olabilecek, gelecekte var olabilecek veya var olabilecek, hatta hayatta kalan son kişi olabilecek, bildiğimizden başka yaşam formları, evrim veya adaptasyonlar hayal etmemizi sağlar.

Yeni biyoetik sorular da ortaya çıkıyor. Derin deniz balıkçılığı gibi, madencilik veya derin oşinografi de biyoçeşitliliğin hala bilinmeyen bir kısmını, özellikle de organik madde enjeksiyonları ile ilişkili derin hidrolik kırılma gibi tekniklerin kullanımıyla etkileyebilir ve değiştirebilir veya tehdit edebilir . Aynı şekilde CO 2 derin depolama projeleri için.

Notlar ve referanslar

1. Edmond Jolivet, Stéphane L'Haridon, Erwan Corre, Patrick Forterre ve Daniel Prieur; Thermococcus gammatolerans sp. nov., iyonlaştırıcı radyasyona direnen derin deniz hidrotermal menfezinden hipertermofilik bir arkkeon ; D. Int J Syst Evol Microbiol 53 (2003), 847-851; DOI 10.1099 / ijs.0.02503-0.
2. (içinde) Lynn J. Rothschild ve L. Rocco Mancinelli , "  Aşırı ortamlarda yaşam  " , Nature , cilt.  409,22 Şubat 2001, s.  1092-1101 ( ISSN  0028-0836 , DOI  10.1038 / 35059215 , çevrimiçi okuma , 13 Kasım 2015'te erişildi ).
3. FA Rainey, K. Ray, M. Ferreira, BZ Gatz, MF Nobre, D. Bagaley, BA Rash, M.-J. Park, AM Earl, NC Shank, et al. Sonoran Çölü Toprağından Elde Edilen İyonlaştırıcı Radyasyona Dirençli Bakterilerin Kapsamlı Çeşitliliği ve Tek Bir Toprak Örneğinden Elde Edilen Deinococcus Cinsine Ait Dokuz Yeni Türün Tanımı ; Yaklaşık. Microbiol., 1 Eylül 2005; 71 (9): 5225 - 5235. Özet .
4. Çevresel Genomik, Yer Biliminin Derinliklerinde Tek Türden Oluşan Bir Ekosistemi Ortaya Çıkarıyor 10 Ekim 2008: Cilt. 322. hayır. 5899, s. 275 - 278; DOI: 10.1126 / science.1155495 Abstract (erişim tarihi 2008 16 08)).
5. Colin Barras (2013) Derin yaşam: Ayağımızın çok altında yaşayan garip yaratıklar , New Scientist dergisi n ° 2914, sayfa 36-39, 2013-04-29'da yayınlanmıştır, 2013-05-01'e başvurulmuştur.
6. Nature, cilt 371, s 410.
7. araştırmacılar Deniz için Dünya Bilim ve Teknoloji Japonya Ajansı merkezli Marine Japon Ajansı ve Karasal Bilimi ve Teknolojisi, Nankoku .
8. PNAS, cilt 108, s. 18295.
9. Science, cilt 336, s. 922.
10. Science, cilt 314, s. 479 .
11. Nature, cilt 474, s. 79.
12. BMC Biology, cilt 8, s 30.

Ayrıca görün

İlgili Makaleler

• Halophile , halotolerance (tuz direnci)
• Termofilik (ısıya dayanıklı)
• Bakteri
• Archaea (arkeobakteriler)
• Son evrensel ortak ata (LUCA)
• Tardigrade
• poliekstremofiller
• abisal düz
• Okyanus hendeği
• siyah sigara içen
• Bodrum (jeoloji)

Bibliyografik referanslar

• Forterre, Patrick (2007), Cehennem mikropları . Ed. Belin, Bilim için.
• Fujiwara, S (2002), Extremophiles: Özel işlevlerinin ve potansiyel kaynaklarının gelişimi . Biyobilim ve Biyomühendislik Dergisi 94: 518-525.
• Gross, Michael (2003), Eksantrik Yaşam: Aşırı Dünyalara Yolculuk . Ed. Belin, Bilim için.
• Gumbel, EJ (1958), Aşırı uçların istatistikleri. Columbia University Press, 375 sayfa.
• Horikoshi K. ve Grant WD (1998), Extremophiles. Zor Ortamlarda Mikrobiyal Yaşam . (Wiley-Liss, New York).
• Rothschild, LJ ve RL Mancinelli (2001), Aşırı ortamlarda yaşam . Nature 409: 1092-101.
• Stetter, KO , (1999), Extremophiles ve sıcak ortamlara adaptasyonları . FEBS Lett . 452: 22-25.

Filmografi

• Vivre enfer , aşırı düşkünlere adanmış bir Fransız belgesel dizisi.

Dış bağlantılar

• Aramızda uzaylı yaratıklar var mı? Arte'de " Yıldızların Gecesi " programı