PSIKROFIL: KARAKTERISTIK, TIPE DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The psychrophilic adalah subtipe dari extremophiles ditandai dengan rendah menahan suhu, biasanya antara -20 ° C dan 10 ° C, dan secara permanen menempati habitat dingin. Organisme ini biasanya bakteri atau archaea, namun ada metazoa seperti lumut, alga, jamur, nematoda dan bahkan serangga dan hewan vertebrata.

Lingkungan dingin mendominasi biosfer bumi dan dijajah oleh mikroorganisme yang melimpah dan beragam yang berpotensi memainkan peran penting dalam siklus biogeokimia global.

Lichen Xanthoria elegans adalah psikrofil terkenal yang dapat berfotosintesis pada suhu serendah -24 ° C. Foto diambil di Alberta, Kanada. Sumber: Jason Hollinger melalui https://en.wikipedia.org/wiki/File:Xanthoria_elegans_97571_wb1.jpg

Selain tahan suhu rendah, organisme psikrofilik juga harus beradaptasi dengan kondisi ekstrim lainnya, seperti tekanan tinggi, konsentrasi garam tinggi, dan radiasi ultraviolet tinggi.

Karakteristik organisme psikrofilik

Habitat

Habitat utama organisme psikrofilik adalah:

Lingkungan laut -Polar.

-Bank atau es laut.

Lingkungan terestrial -Polar.

- Danau dengan ketinggian dan lintang.

Danau -Subglacial.

-Daerah alpine dingin.

-Permukaan gletser.

Gurun kutub.

-Laut dalam.

Adaptasi

Psikrofil dilindungi dari pembekuan oleh berbagai adaptasi. Salah satunya adalah fleksibilitas membran sel mereka, yang mereka capai dengan memasukkan kandungan tinggi asam lemak pendek dan tak jenuh dalam struktur membran lipidnya.

Pengaruh penggabungan asam lemak ini adalah penurunan titik leleh, sekaligus meningkatkan fluiditas dan ketahanannya.

Adaptasi penting lainnya dari psikrofil adalah sintesis protein antibeku. Protein ini menjaga air tubuh dalam keadaan cair dan melindungi DNA saat suhu turun di bawah titik beku air. Mereka juga mencegah pembentukan es atau rekristalisasi terjadi.

Jenis psikrofil dan contoh

Organisme uniseluler

Keragaman psikrofil uniseluler sangat besar, di antaranya kita dapat menyebutkan anggota dari sebagian besar garis keturunan bakteri: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cianobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 dan Planctomycetes.

Selain itu, Proteobacteria dan Verrucomicrobia telah terdeteksi di Kutub Utara, Antartika dan di kriokon Alpine. Mereka juga telah terdeteksi di Greenland, Kanada, Tibet, dan Himalaya.

Di antara cyanobacteria psikrofilik, kami menemukan Leptolvngbva, Phormidium dan Nostoc. Genera umum lainnya adalah Aphanothece uniseluler, Chroococcus, dan Charnaesiphon, dan Oscillatoria berfilamen, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium, dan Plectonerna.

Organisme multisel

Di antara serangga psikrofilik kita dapat menamai genus Diamesa dari Himalaya (Nepal), yang tetap aktif hingga mencapai suhu -16 ° C.

Juga ditemukan nyamuk tak bersayap, Belgica Antarctica, panjang 2–6 mm, endemik Antartika. Ini adalah satu-satunya serangga di benua itu dan juga satu-satunya hewan darat yang eksklusif.

Gambar 2. Nyamuk apterik Belgica antarctica, serangga endemik Antartika. Sumber: Tasteofcrayons, dari Wikimedia Commons

Hewan vertebrata juga bisa menjadi psikrofil. Beberapa contoh termasuk sejumlah kecil katak, kura-kura, dan ular yang menggunakan pembekuan air ekstraseluler (air di luar sel) sebagai strategi bertahan hidup untuk melindungi sel mereka selama musim dingin.

Nematoda Antartika Panagrolaimus davidi dapat bertahan hidup dalam pembekuan air intraseluler dan kemudian tumbuh kembali serta bereproduksi.

Juga ikan dari keluarga Channichthyidae - yang hidup di perairan dingin Antartika dan Amerika Selatan bagian selatan - menggunakan protein antibeku untuk melindungi sel mereka dari pembekuan total.

Suhu pertumbuhan dan organisme psikrofilik

Suhu pertumbuhan maksimum (T _max ) suatu organisme adalah yang tertinggi yang dapat ditolerirnya. Sedangkan suhu optimal (T _opt ) untuk pertumbuhan adalah suhu dimana organisme tumbuh lebih cepat.

Semua organisme yang bertahan dan berkembang di lingkungan bersuhu rendah umumnya dianggap sebagai psikrofil. Namun, seperti yang kita ketahui, istilah psikrofil seharusnya hanya diterapkan pada organisme yang T _max- nya 20 ° C (artinya, mereka tidak dapat bertahan hidup pada suhu yang lebih tinggi).

Mikroorganisme telah diisolasi dari daerah yang sangat dingin, yang dapat tumbuh dalam kondisi laboratorium pada suhu di atas 20 ° C, yang menunjukkan bahwa meskipun mereka beradaptasi dengan suhu rendah, mereka tidak boleh dianggap sebagai psikrofil. Mikroorganisme ini disebut "mesotolerant", yaitu mereka mentolerir suhu sedang.

Methanococcoides burtonii

Sphingopyxis alaskensis

Sphingopyxis alaskensis adalah bakteri yang diisolasi dari perairan laut belahan bumi utara, dimana suhu berkisar antara 4 - 10 ° C. Di sisi lain, haloarchaeas, yaitu archaea yang menghuni perairan yang sangat jenuh dengan garam, tumbuh pada suhu -20 ° C.

Meskipun memiliki populasi yang tinggi di habitat aslinya, tidak satu pun dari mikroorganisme ini yang dapat dibudidayakan di laboratorium pada suhu kurang dari 4 ° C.

Pada gilirannya, S. alaskensis memiliki T _maks 45 ° C dan haloarchaea dapat tumbuh pada suhu di atas 30 ° C, sehingga tidak dapat dianggap psikrofilik. Namun, populasi mereka beradaptasi dengan baik dan sangat melimpah di daerah yang sangat dingin.

Dari penjelasan di atas kita dapat berasumsi bahwa ada faktor lingkungan pembatas lain yang mempengaruhi kelangsungan hidup organisme ini di habitat aslinya, dan suhu bukanlah faktor dengan bobot terbesar.

Aplikasi bioteknologi

Enzim organisme psikrofilik dicirikan oleh aktivitas tinggi pada suhu rendah dan sedang. Selain itu, enzim ini memiliki stabilitas termal yang buruk.

Karena karakteristik tersebut, enzim organisme psikrofilik sangat menarik untuk diterapkan dalam berbagai proses di industri makanan, kedokteran, biologi molekuler, di industri farmasi, antara lain.

Referensi

1. Cavicchioli, R. (2015). Tentang konsep psikrofil. Jurnal ISME, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. dan Deming, JW (2008). Peran eksopolimer dalam adaptasi mikroba terhadap es laut. Dalam: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. dan Gerday, C. reds) Psikrofil: dari Keanekaragaman Hayati ke Bioteknologi. Springer-Verlag, Berlin, Jerman, hal. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Serangga toleran dingin baru yang ditemukan di gletser Himalaya. Alam, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (editor). (2017). Psikrofil: dari Keanekaragaman Hayati ke Bioteknologi. Edisi kedua. Springer Verlag, Heidelberg, Jerman. hal. 685.
5. Miteva, V. (2008). Bakteri di salju dan es. Dalam: Margesin, R. dan Schirmer, F. (eds) Psikrofil: dari Keanekaragaman Hayati ke Bioteknologi. Springer Verlag, Heidelberg, Jerman, hal. 31-50.
6. Harga, PB (2000). Habitat bagi psikrofil di es Antartika yang dalam. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America 97, 1247-1251.