Psicrófilo
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Los psicrófilos o criófilos (adj. Psicrófilos o criófilos) son organismos extremófilos que son capaces de crecer y reproducirse a bajas temperaturas, que van desde −20 ° C [1] a +10 ° C. Se encuentran en lugares permanentemente fríos, como las regiones polares y las profundidades marinas. Pueden contrastarse con los termófilos , que son organismos que prosperan a temperaturas inusualmente altas, y los mesófilos a temperaturas intermedias. Psicrófilo en griego significa "amante del frío", de ψυχρός ( psukhrós : frío, helado).

Muchos de estos organismos son bacterias o arqueas , pero algunos eucariotas , como líquenes , algas de las nieves , hongos y mosquitos sin alas , también se clasifican como psicrófilos.

Biología

El liquen Xanthoria elegans puede continuar con la fotosíntesis a -24 ° C. [2]

Habitat

Los entornos fríos en los que habitan los psicrófilos son omnipresentes en la Tierra, ya que una gran fracción de nuestra superficie planetaria experimenta temperaturas inferiores a los 15 ° C. Están presentes en el permafrost , el hielo polar, los glaciares , los campos de nieve y las aguas profundas del océano . Estos organismos también se pueden encontrar en bolsas de hielo marino con alto contenido de salinidad. [3] Se ha medido la actividad microbiana en suelos congelados por debajo de -39 ° C. [4] Además de su límite de temperatura, los psicrófilos también deben adaptarse a otras limitaciones ambientales extremas que puedan surgir como resultado de su hábitat. Estas limitaciones incluyen alta presión en las profundidades marinas y alta concentración de sal en algunos hielos marinos.[5] [3]

Adaptaciones

Los psicrófilos están protegidos de la congelación y la expansión del hielo mediante la desecación y vitrificación inducidas por el hielo (transición vítrea), siempre que se enfríen lentamente. Las células vivas libres se desecan y vitrifican entre -10 ° C y -26 ° C. Las células de organismos multicelulares pueden vitrificarse a temperaturas inferiores a -50 ° C. Las células pueden seguir teniendo algo de actividad metabólica en el líquido extracelular hasta estas temperaturas y siguen siendo viables una vez que se restablecen a temperaturas normales. [1]

También deben superar el endurecimiento de la membrana de sus células lipídicas, ya que esto es importante para la supervivencia y funcionalidad de estos organismos. Para lograr esto, los psicrófilos adaptan estructuras de membranas lipídicas que tienen un alto contenido de ácidos grasos insaturados cortos . En comparación con los ácidos grasos saturados más largos, la incorporación de este tipo de ácido graso permite que la membrana de la célula lipídica tenga un punto de fusión más bajo, lo que aumenta la fluidez de las membranas. [6] [7] Además, los carotenoides están presentes en la membrana, lo que ayuda a modular su fluidez. [8]

Las proteínas anticongelantes también se sintetizan para mantener líquido el espacio interno de los psicrófilos y para proteger su ADN cuando las temperaturas caen por debajo del punto de congelación del agua. Al hacerlo, la proteína evita que se produzca la formación de hielo o el proceso de recristalización. [8]

Se ha planteado la hipótesis de que las enzimas de estos organismos se involucran en una relación actividad-estabilidad-flexibilidad como método para adaptarse al frío; la flexibilidad de su estructura enzimática aumentará como una forma de compensar el efecto de congelación de su entorno. [3]

Ciertos criófilos, como las bacterias gramnegativas Vibrio y Aeromonas spp., Pueden pasar a un estado viable pero no cultivable (VBNC) . [9] Durante el VBNC, un microorganismo puede respirar y utilizar sustratos para el metabolismo; sin embargo, no puede replicarse. Una ventaja de este estado es que es altamente reversible. Se ha debatido si el VBNC es una estrategia de supervivencia activa o si finalmente las células del organismo ya no podrán ser revividas. [10] Sin embargo, hay pruebas de que puede ser muy eficaz: se ha demostrado que las bacterias Gram positivas Actinobacteria han vivido unos 500 000 años en las condiciones del permafrost de la Antártida, Canadá y Siberia. [11]

Rango taxonómico

El mosquito sin alas ( Chironomidae ) Belgica antarctica .

Los psicrófilos incluyen bacterias, líquenes, hongos e insectos.

Entre las bacterias que pueden tolerar el frío extremo se encuentran Arthrobacter sp., Psychrobacter sp. y miembros de los géneros Halomonas , Pseudomonas , Hyphomonas y Sphingomonas . [12] Otro ejemplo es Chryseobacterium greenlandensis , un psicrófilo que se encontró en hielo de 120.000 años.

Umbilicaria antarctica y Xanthoria elegans son líquenes que se han registrado fotosintetizando a temperaturas que oscilan entre los -24 ° C y pueden crecer hasta alrededor de los -10 ° C. [13] [2] Algunos eucariotas multicelulares también pueden ser metabólicamente activos a temperaturas bajo cero, como algunas coníferas; [14] los de lafamilia Chironomidae todavía están activos a -16 ° C. [15]

Penicillium es un género de hongos que se encuentra en una amplia gama de entornos, incluido el frío extremo. [dieciséis]

Entre los insectos psicrófilos, los Grylloblattidae o rastreadores de hielo, que se encuentran en las cimas de las montañas, tienen temperaturas óptimas entre 1-4 ° C. [17] El mosquito sin alas (Chironomidae) Belgica antarctica puede tolerar la sal, al estar congelado y al ultravioleta fuerte, y tiene el genoma más pequeño conocido de cualquier insecto. Se cree que el pequeño genoma , de 99 millones de pares de bases , se adapta a entornos extremos. [18]

Insectos psicrotróficos

Los insectos que son psicrotróficos pueden sobrevivir a las bajas temperaturas a través de varios mecanismos generales (a diferencia de los insectos oportunistas y susceptibles al frío): (1) tolerancia al frío, (2) evitación del congelamiento y (3) tolerancia al congelamiento. [19] Los insectos tolerantes al frío sucumben a temperaturas bajo cero después de una exposición prolongada a temperaturas bajo cero o moderadas. [20] Los insectos que evitan la congelación pueden sobrevivir períodos prolongados de tiempo a temperaturas bajo cero en un estado sobreenfriamiento, pero mueren en su punto de sobreenfriamiento . [20] Los insectos tolerantes a la congelación pueden sobrevivir a la formación de cristales de hielo dentro de su cuerpo a temperaturas bajo cero. [20]Se argumenta que la tolerancia a la congelación dentro de los insectos está en un continuo, con algunas especies de insectos que exhiben parcial (p. Ej., Tipula paludosa , [21] Hemideina thoracica [22] ), moderada (p. Ej., Cryptocercus punctulatus [23] ) y una fuerte tolerancia a la congelación ( por ejemplo, Eurosta solidaginis [24] y Syrphus ribesii [25] ) , y otras especies de insectos que exhiben tolerancia a la congelación con un punto de sobreenfriamiento bajo (por ejemplo, Pytho deplanatus [26] ). [19]

Bacterias psicrotróficas

Los microbios psicrotróficos pueden crecer a temperaturas inferiores a 7 ° C (44,6 ° F), pero tienen mejores tasas de crecimiento a temperaturas más altas. Las bacterias y hongos psicrotróficos pueden crecer a temperaturas de refrigeración y pueden ser responsables del deterioro de los alimentos y como patógenos transmitidos por los alimentos como Yersinia . Proporcionan una estimación de la vida útil del producto, pero también pueden encontrarse en suelos [27] en aguas superficiales y profundas [28] en ecosistemas antárticos [29] y en alimentos. [30]

Las bacterias psicrotróficas son de especial interés para la industria láctea . [31] La mayoría muere por pasteurización ; sin embargo, pueden estar presentes en la leche como contaminantes posteriores a la pasteurización debido a prácticas de saneamiento menos que adecuadas. Según el Departamento de Ciencias de los Alimentos de la Universidad de Cornell , los psicrótrofos son bacterias capaces de crecer a temperaturas iguales o inferiores a 7 ° C (44,6 ° F). A temperaturas bajo cero, el crecimiento de bacterias psicrotróficas se vuelve insignificante o prácticamente se detiene. [32]

Las tres subunidades de la enzima RecBCD son esenciales para las actividades fisiológicas de la enzima en la Pseudomonas syringae antártica , es decir, reparar el daño del ADN y apoyar el crecimiento a baja temperatura. Las enzimas RecBCD son intercambiables entre P. syringae psicrófilo y E. coli mesófilo cuando se les proporciona el complejo proteico completo de la misma especie. Sin embargo, las proteínas RecBC (RecBCP y RecBCEc) de las dos bacterias no son equivalentes; RecBCEc es competente en la reparación y recombinación del ADN, y apoya el crecimiento de P. syringaea baja temperatura, mientras que RecBCPs es insuficiente para estas funciones. Finalmente, tanto la actividad helicasa como la nucleasa de las RecBCDP son importantes para la reparación del ADN y el crecimiento de P. syringae a baja temperatura, la actividad RecB-nucleasa no es esencial in vivo. [33]

Psicrófilo versus psicótrofo

En 1940, ZoBell y Conn declararon que nunca habían encontrado "verdaderos psicrófilos" u organismos que crecen mejor a temperaturas relativamente bajas. [34] En 1958, JL Ingraham apoyó esto al concluir que hay muy pocas o posiblemente ninguna bacteria que se ajuste a las definiciones de los libros de texto de psicrófilos. Richard Y. Morita enfatiza esto usando el término psicrótrofo para describir organismos que no cumplen con la definición de psicrófilos. La confusión entre los términos psicrótrofos y psicrófilos se inició porque los investigadores desconocían la termolabilidad de los organismos psicrófilos a las temperaturas de laboratorio. Debido a esto, los primeros investigadores no determinaron las temperaturas cardinales de sus aislamientos.[35]

La similitud entre estos dos es que ambos son capaces de crecer a cero, pero los límites de temperatura óptimos y superiores para el crecimiento son más bajos para los psicrófilos en comparación con los psicótrofos. [36] Los psicrófilos también se aíslan más a menudo de los hábitats permanentemente fríos en comparación con los psicótrofos. Aunque las enzimas psicrofílicas siguen siendo subutilizadas porque el costo de producción y procesamiento a bajas temperaturas es más alto que el de las enzimas comerciales que se utilizan actualmente, la atención y el resurgimiento del interés de la investigación en psicrófilos y psicrótrofos contribuirá al mejoramiento de la medio ambiente y el deseo de conservar energía. [36]

Ver también

  • Quionófilo
  • Halófilo
  • Mesófilo

Referencias

  1. ^ a b Neufeld, Josh; Clarke, Andrew; Morris, G. John; Fonseca, Fernanda; Murray, Benjamin J .; Acton, Elizabeth; Precio, Hannah C. (2013). "Un límite de baja temperatura para la vida en la Tierra" . PLOS ONE . 8 (6): e66207. Código bibliográfico : 2013PLoSO ... 866207C . doi : 10.1371 / journal.pone.0066207 . PMC  3686811 . PMID  23840425 .
  2. ^ a b Barták, Miloš; Váczi, Peter; Hájek, Josef; Smykla, Jerzy (2007). "Limitación de baja temperatura de procesos fotosintéticos primarios en líquenes antárticos Umbilicaria antarctica y Xanthoria elegans". Biología polar . 31 (1): 47–51. doi : 10.1007 / s00300-007-0331-x . S2CID 46496194 . 
  3. ^ a b c D'Amico, Salvino; Tony Collins; Jean-Claude Marx; Georges Feller; Charles Gerday (2006). "Microorganismos psicrófilos: desafíos para la vida" . Informes EMBO . 7 (4): 385–9. doi : 10.1038 / sj.embor.7400662 . PMC 1456908 . PMID 16585939 .  
  4. ^ Panikov, NS; Flanagan, PW; Oechel, WC; Mastepanov, MA; Christensen, TR (2006). "Actividad microbiana en suelos congelados por debajo de -39 ° C". Biología y Bioquímica del Suelo . 38 (4): 785–794. doi : 10.1016 / j.soilbio.2005.07.004 .
  5. ^ Feller, Georges; Gerday, Charles (diciembre de 2003). "Enzimas psicrofílicas: temas candentes en la adaptación al frío". Nature Reviews Microbiología . 1 (3): 200–208. doi : 10.1038 / nrmicro773 . PMID 15035024 . S2CID 6441046 .  
  6. ^ Chattopadhyay, MK; Jagannadham, MV (2003). "Un ácido graso de cadena ramificada promueve la adaptación al frío en las bacterias". Revista de Biociencias . 28 (4): 363–364. doi : 10.1007 / bf02705110 . PMID 12799482 . S2CID 44268024 .  
  7. ↑ Erimban, S .; Daschakraborty, S. (2020). "Crioestabilización de la membrana celular de una bacteria psicrotolerante mediante adaptación homeoviscosa". J. Phys. Chem. Lett . 11 (18): 7709–7716. doi : 10.1021 / acs.jpclett.0c01675 . PMID 32840376 . S2CID 221305712 .  
  8. ↑ a b Chattopadhyay, MK (2006). "Mecanismo de adaptación bacteriana a bajas temperaturas". Revista de Biociencias . 31 (1): 157-165. doi : 10.1007 / bf02705244 . PMID 16595884 . S2CID 27521166 .  
  9. ^ Maayer, Pieter De; Anderson, Dominique; Cary, Craig; Cowan, Don A. (15 de mayo de 2015). "A algunos les gusta el frío: entender las estrategias de supervivencia de los psicrófilos" . Informes EMBO . 15 (5): 508–517. doi : 10.1002 / embr.201338170 . PMC 4210084 . PMID 24671034 .  
  10. ^ Li, Laam; Mendis, Nilmini; Trigui, Hana; Oliver, James D .; Faucher, Sebastien P. (2014). "La importancia del estado viable pero no cultivable en patógenos bacterianos humanos" . Fronteras en microbiología . 5 : 258. doi : 10.3389 / fmicb.2014.00258 . PMC 4040921 . PMID 24917854 .  
  11. ^ Johnson, Sarah Stewart; Hebsgaard, Martin B .; Christensen, Torben R .; Mastepanov, Mikhail; Nielsen, Rasmus; Munch, Kasper; Brand, Tina; Gilbert, M. Thomas P .; Zuber, Maria T .; Bunce, Michael; Rønn, Regin; Gilichinsky, David; Froese, Duane; Willerslev, Eske (2007). "Las bacterias antiguas muestran evidencia de reparación del ADN" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 104 (36): 14401–5. Código bibliográfico : 2007PNAS..10414401J . doi : 10.1073 / pnas.0706787104 . PMC 1958816 . PMID 17728401 .  
  12. ↑ Siddiqui, Khawar S .; Williams, Timothy J .; Wilkins, David; Yau, Sheree; Allen, Michelle A .; Brown, Mark V .; Lauro, Federico M .; Cavicchioli, Ricardo (2013). "Psicrófilos". Revista anual de ciencias terrestres y planetarias . 41 : 87-115. Código Bibliográfico : 2013AREPS..41 ... 87S . doi : 10.1146 / annurev-earth-040610-133514 .
  13. ^ Clarke, Andrew (2014). "Los límites térmicos de la vida en la Tierra" (PDF) . Revista Internacional de Astrobiología . 13 (2): 141-154. Código bibliográfico : 2014IJAsB..13..141C . doi : 10.1017 / S1473550413000438 .
  14. ^ Riou-Nivert, Philippe (2001). Les résineux - tomo 1: connaissance et reconocimiento . Institut pour le développement forestier. pag. 79.
  15. ^ Kohshima, Shiro (1984). "Un nuevo insecto tolerante al frío encontrado en un glaciar del Himalaya". Naturaleza . 310 (5974): 225–227. Código Bibliográfico : 1984Natur.310..225K . doi : 10.1038 / 310225a0 . S2CID 35899097 . 
  16. ^ Gupta, GN; Srivastava, S .; Khare, SK; Prakash, V. (2014). "Extremófilos: una descripción general de los microorganismos del entorno extremo". Revista Internacional de Agricultura, Medio Ambiente y Biotecnología . 7 (2): 371. doi : 10.5958 / 2230-732x.2014.00258.7 .
  17. ^ Grimaldi, David; Engel, Michael S. (2005). "Polyneoptera: Grylloblattodea: los rastreadores de hielo". Evolución de los insectos . Ciudad de Nueva York: Cambridge University Press . págs. 222–224. ISBN 9780521821490.
  18. ^ Gough, Zoe (12 de agosto de 2014). "El mosquito antártico tiene el genoma de insecto más pequeño" . BBC . Consultado el 14 de enero de 2018 .
  19. ↑ a b Sinclair, B. (1999). "Tolerancia al frío de los insectos: ¿Cuántos tipos de congelados?" . EUR. J. Entomol . 96 : 157-164.
  20. ↑ a b c Bale, J. (1996). "Resistencia al frío de los insectos: una cuestión de vida o muerte" . EUR. J. Entomol . 93 : 369–382.
  21. ^ Todd, C .; Block, W. (1995). "Una comparación de los atributos de resistencia al frío en las larvas de cuatro especies de Diptera". CryoLetters . 16 : 137-146.
  22. ^ Sinclair, Brent J .; Worland, M. Roger; Y, .; Wharton, David A. (2002). "Tolerancia a la nucleación y congelación del hielo en la weta alpina y de las tierras bajas de Nueva Zelanda, Hemideina spp. (Orthoptera; Stenopelmatidae)". Entomología fisiológica . 24 (1): 56–63. doi : 10.1046 / j.1365-3032.1999.00112.x . ISSN 0307-6962 . S2CID 85725823 .  CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  23. ^ Hamilton, RL; Mullins, DE; Orcutt, DM (1985). "Tolerancia a la congelación en la cucarachaCryptocercus punctulatus (Scudder)". Experientia . 41 (12): 1535-1537. doi : 10.1007 / BF01964793 . ISSN 0014-4754 . S2CID 40606283 .  
  24. ^ Baust, John G .; Nishino, Misako (1991). "Tolerancia a la congelación en la mosca de la vara de oro (Eurosta solidaginis)". Insectos a baja temperatura . págs. 260–275. doi : 10.1007 / 978-1-4757-0190-6_11 . ISBN 978-1-4757-0192-0.
  25. ^ Hart, Andrew; Bale, Jeffrey (1997). "Evidencia del primer insecto fuertemente tolerante a la congelación encontrado en el Reino Unido". Entomología ecológica . 22 (2): 242–245. doi : 10.1046 / j.1365-2311.1997.t01-1-00048.x . ISSN 0307-6946 . S2CID 85423418 .  
  26. ^ Anillo, Richard A (1982). "Insectos tolerantes a la congelación con puntos de sobreenfriamiento bajos". Bioquímica y fisiología comparadas Parte A: Fisiología . 73 (4): 605–612. doi : 10.1016 / 0300-9629 (82) 90267-5 . ISSN 0300-9629 . 
  27. ^ Druce, RG; Thomas, SB (1970). "Un estudio ecológico de las bacterias psicrotróficas del suelo, el agua, la hierba y el heno". Revista de bacteriología aplicada . 33 (2): 420–435. doi : 10.1111 / j.1365-2672.1970.tb02215.x . PMID 5448255 . 
  28. ↑ Radjasa, Ocky Karna; Urakawa, Hidetoshi; Kita-Tsukamoto, Kumiko; Ohwada, Kouichi (2001). "Caracterización de bacterias psicrotróficas en la superficie y aguas profundas del océano Pacífico noroccidental basada en análisis de ADN ribosómico 16S" (PDF) . Biotecnología Marina . 3 (5): 454–462. doi : 10.1007 / s10126-001-0050-1 . PMID 14961338 . S2CID 23054036 .   
  29. ^ A. Correa-Guimaraes, J. Martín-Gil, MC Ramos-Sánchez, L. Vallejo-Pérez. (2007). "Bacterias psicrotróficas aisladas de ecosistemas antárticos" . Departamento de Ingeniería Forestal, Agraria y Ambiental, ETSIA, Avenida de Madrid, 57, Palencia, España.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
  30. ^ "Bacterias psicrotróficas en los alimentos: enfermedad y deterioro. - Revisión del comercio de alimentos" . Encyclopedia.com. 1993-09-01 . Consultado el 1 de septiembre de 2010 .
  31. ^ "El caso de las bacterias psicrotróficas" . Blog de Leon el Lechero. 2006-03-18. Archivado desde el original el 13 de julio de 2011 . Consultado el 1 de septiembre de 2010 .[ fuente autoeditada? ]
  32. ^ Steven C. Murphy, "Vida útil de los productos lácteos fluidos - Deterioro microbiano", Departamento de Ciencias de la Alimentación, Universidad de Cornell. . Consultado el 22 de noviembre de 2009.
  33. ↑ Pavankumar, Theetha L .; Sinha, Anurag K .; Ray, malayo K. (2010). "Las tres subunidades de la enzima RecBCD son esenciales para la reparación del ADN y el crecimiento a baja temperatura en la Antártida Pseudomonas syringae Lz4W" . PLOS ONE . 5 (2): e9412. Código bibliográfico : 2010PLoSO ... 5.9412P . doi : 10.1371 / journal.pone.0009412 . PMC 2828478 . PMID 20195537 .  
  34. ^ Ingraham, JL (1958). "Crecimiento de bacterias psicrofílicas" . Revista de bacteriología . 76 (1): 75–80. doi : 10.1128 / jb.76.1.75-80.1958 . PMC 290156 . PMID 13563393 .  
  35. ^ Morita, Richard Y. (1975). "Bacterias psicrófilas" . Revisiones bacteriológicas . 39 (2): 144–67. doi : 10.1128 / br.39.2.144-167.1975 . PMC 413900 . PMID 1095004 .  
  36. ↑ a b Russell NJ, Harrisson P, Johnston IA, Jaenicke R, Zuber M, Franks F, Wynn-Williams D (1990). "Adaptación al frío de microorganismos [y discusión]" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres . Serie B Ciencias Biológicas. 326 (1237, Vida a bajas temperaturas): 595–611. Código Bibliográfico : 1990RSPTB.326..595R . doi : 10.1098 / rstb.1990.0034 . JSTOR 2398707 . PMID 1969649 .  

Otras lecturas

  • Bej, Asim K .; Jackie Aislabie; Ronald M. Atlas (15 de diciembre de 2009). Microbiología polar: la ecología, la biodiversidad y el potencial de biorremediación de los microorganismos en ambientes extremadamente fríos . Crc Pr Inc. ISBN 978-1420083842.
  • Murata, Yoshinori; et al. (2006). "Análisis de expresión de todo el genoma de la respuesta de la levadura durante la exposición a 4C". Extremófilos . 10 (2): 117-128. arXiv : 1109.6589 . doi : 10.1007 / s00792-005-0480-1 . PMID  16254683 . S2CID  11658804 .
  • Mikucki, JA; et al. (2009). "Un 'océano ' ferroso subglacial mantenido microbiológicamente contemporáneo ". Ciencia . 324 (5925): 397–400. Código Bibliográfico : 2009Sci ... 324..397M . doi : 10.1126 / science.1167350 . PMID  19372431 . S2CID  44802632 .
  • Sandle, T .; Skinner, K. (2013). "Estudio de microorganismos psicrófilos y psicrotractores aislados en cámaras frigoríficas utilizadas para procesamiento farmacéutico". Revista de microbiología aplicada . 114 (4): 1166-1174. doi : 10.1111 / jam.12101 . PMID  23216715 . S2CID  26032521 .
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