Психрофільні мікроорганізми та їх використання
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
ж у факультативних.
Існування двох типів психрофілів пояснюється особливостями їх середовища існування. Облігатні психрофіли пристосувалися до стійких холодних умов (глибини морів та океанів, крижані печери). Психрофіли іншого типу пристосувалися до існування в нестійких холодних умовах. У природі більшість психрофілів представлена факультативними формами. Здатність психрофілів зростати в умовах низьких температур повязують в першу чергу з особливостями їх ферментних білків і мембранних ліпідів. Збільшення в останніх вмісту ненасичених жирних кислот дозволяє мембранам знаходитися у функціонально активному рідинно-кристалічному стані при низьких температурах. Обовязкова умова можливості зростання психрофілів при мінусових температурах знаходження води в рідкому стані.
Зростати при низькій температурі можуть також організми, що одержали назву психроактивних (психротрофних). По суті це евритермні організми, що мають достатню активність при низькій температурі. Екофізіологічна відмінність між психрофілами і психроактивними організмами досить велика. Психрофіли існують в постійно холодних умовах, наприклад, в глибинах океану або глибоких водоймищах, де коливання температури дуже незначні. Психроактівні пристосовані до сезонних змін клімату, в теплий період вони накопичують біомасу, але продовжують зростати і в той час, коли активність інших пригнічена. Пристосування до пониження температури звязують із зміною складу мембран і із здатністю до створення криопротекторів. При знижених температурах знижується не лише швидкість росту, але і швидкість відмирання, і, відповідно, збільшується виживання. Інший механізм повязаний з підвищеним синтезом ключових ферментів що мають вищий температурний оптимум, але лише завдячуючи накопиченню тих, що зберігають достатню для функціонування клітин активність. Серед психрофілів багато протистів і багатоклітинних [4].
Психрофілія не є властивістю якийсь конкретною систематичної групи. Важливими первинними продуцентами в таких умовах, мабуть, служать еукаритичні водорості. Так снігова зелена водорость Chamydomonas nivalis, вегетативні клітини якої забарвлені в зелений колір, а спори в червоний колір утворює рожеві нальоти на поверхні снігу і льоду. У покритих льодом водах Антарктики виявлено діатомові і зелені водорості.
Багато психрофілів є грамнегативними бактеріями і їх представники виявлені серед родів Vibriо, Рseudomonas Асhrоmоbасtеr, Flavobacterium, Cytophaga. Серед грамнегативних бактерій психрофіли описані у видів роду Clostridium.
Психрофіли широко поширені в природі, оскільки вони формують постійну мікрофлору регіонів вічного холоду, полярних регіонів і океанів, які займають14 і 71% поверхонь Землі відповідно.
В даний час психрофіли знайдені в південній частині Антарктиди і гірських льодовиках Арктики. Океани також є природним середовищем існування психрофільних бактерій, де вони знаходяться у воді у вільному стані або в симбіозі з морськими рослинами або тваринами
Аналіз проб морської води на 16S рРНК показав присутність у ній різних архей. По числу і різноманітності представників бактерії зазвичай домінують над археями, хоча на великих глибинах морів і океанів знайдені еквівалентні кількості архей, які відносять частіше до родів Меthanogenium і Меthanococcus [13].
Психротрофи також широко поширені в природі. Вони описані серед представників родів Васillus, Мiсrососсus Clostridium, Рseudomonas, Chrоmоbасtеr, Acinetobacter і ін. Багато механізмів адаптації до холоду вивчені в таких модельних психротрофних видів, як Васillus psychrophilus і Мiсrососсus сryophilus. Пристосування до зниженої температури виявляється у зміні складу мембран (у ній підвищується вміст ненасичених жирних кислот) і синтезі криопротекторів (наприклад глицерола). Інший механізм повязаний з накопиченням в клітках більших кількостей найбільш важливих ферментів, так що навіть при неоптимальній температурі їх функціонування дозволяє клітині підтримувати достатню активність [5].
У зоні холодного і помірного клімату значення психрофільних і психротрофних
мікроорганизмів в природних процесах дуже велике. При дослідженні метаногенних колоній мікроорганізмів тундри групою російських вчених під керівництвом Г.А. Заварзіна вперше було виявлено перемикання трофічного маршруту асоціацій мікроорганизмів в залежності від температури, обумовлене зміною домінуючих груп мікроорганизмів. Так, при температурі вище 15С основним кінечним процесом в колоніях мікроорганізмів був метаногенез, а нижче 15С створення ацетату [6].
Присихрофільними властивостями характеризуються не тільки бактерії а й дріжджі (наприклад: Candida, Criptococus, Rhodotorula), гриби (наприклад: Aureobasidium, Dematium, Cladosporium, Hormodendron) та бактеріофаги (наприклад: фаги для Pseudomonas та Micrococus cryophilus) [12]. Згідно з літературними даними велика кількість психрофілів виділено з різних обєктів по всьому світу.
Дж.Боуменом із співавторами описані різноманітність і асоціації психрофільних мікроорганізмів льодів Антарктичного морів [7]. З прибережної частини Охотського моря виділено факультативний психрофіл Psychrobacter okhotskensis, що продукує ліпазу і нова галофільна факультативна психрофільна бактерія Psychromonas marina [8].
Підчас 7-ої антарктичної української експедиції було виділено бактерію Methylobacterium що знижує температуру кристалізації води до -13С [9].
Результати отриманих зразків ґрунту в Гімалаях (Індія) показали що більш ніж 60% мікроорганізмів що знаходил