Termófilo
Organismo que prospera a temperaturas relativamente altas.
Los termófilos producen algunos de los colores brillantes de Grand Prismatic Spring , Parque Nacional de Yellowstone.

Un termófilo es un organismo (un tipo de extremófilo ) que se desarrolla 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 geotermalmente , como en fuentes termales como las del Parque Nacional de Yellowstone (ver imagen) y en fuentes 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 a veces muertas si se expusieran 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" deriva del griego : θερμότητα ( thermotita ), que significa calor , y del griego : φίλια ( philia ), amor .

Los estudios comparativos sugieren que la diversidad termófila está determinada principalmente por el pH, no por la temperatura. [5]

Clasificación

Los termófilos se pueden clasificar de varias maneras. Una clasificación clasifica a 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 por debajo 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 están por encima de los 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 arqueas hipertermófilas requieren azufre elemental para crecer. Algunas son anaerobias que utilizan el azufre en lugar del oxígeno como aceptor de electrones durante la respiración celular (anaeróbicas) . Algunas son litótrofas que oxidan el azufre para crear ácido sulfúrico como fuente de energía, por lo que requieren que el microorganismo esté adaptado a un pH muy bajo (es decir, es acidófilo además de termófilo). Estos organismos son habitantes de entornos cálidos y ricos en azufre generalmente asociados con el vulcanismo , como aguas termales , géiseres y fumarolas . En estos lugares, especialmente en el Parque Nacional de Yellowstone, se produce una zonificación de los microorganismos según sus temperaturas óptimas. Estos organismos suelen ser coloreados, debido a la presencia de pigmentos fotosintéticos . [ cita requerida ]

Termófilo versus mesófilo

Los termófilos pueden distinguirse 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 de manera consistente como correlacionados con la condición del rango de temperatura cuando se aplicó el análisis de asociación a organismos mesófilos y termófilos independientemente de su filogenia, requerimiento de oxígeno, salinidad o condiciones del hábitat. [7]

Hongos termófilos

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

Transferencia de genes e intercambio genético

Sulfolobus solfataricus y Sulfolobus acidocaldarius son arqueas hipertermófilas. Cuando estos organismos se exponen a los agentes que dañan el ADN, como la radiación UV , la bleomicina o la mitomicina C , se induce la agregación celular específica de la 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 Ajon et al. [12] (2011) plantearon la hipótesis de que la agregación celular mejora la transferencia de ADN específica de la 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, observaron que el intercambio de ADN probablemente desempeña un papel en la reparación del ADN a través de la 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 se asocian con la transferencia de ADN específica de la especie entre células que conduce a la reparación de los daños del ADN mediante recombinación homóloga [ cita requerida ] .

Véase también

Referencias

  1. ^ Madigan MT; Martino JM (2006). Brock Biología de los microorganismos (11.ª ed.). Pearson. pág. 136. ISBN 0-13-196893-9.
  2. ^ Takai T; et al. (2008). "Proliferación celular a 122 °C y producción de CH4 isotópicamente pesado por un metanógeno hipertermofílico bajo cultivo a alta presión". PNAS . 105 (31): 10949–51. Bibcode :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". Gene . 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 para la termoestabilidad". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 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. Biogeografía microbiana de 925 manantiales geotermales en Nueva Zelanda. Nature communications, 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 de rango de temperatura de especies procariotas". BMC Bioinformatics . 11 (Supl 11): S7. doi : 10.1186/1471-2105-11-S11-S7 . PMC 3024870 . PMID  21172057. 
  8. ^ Rajasekaran, AK; Maheshwari, R. (1993-09-01). "Hongos termófilos: Una evaluación de su potencial de crecimiento en el suelo". Journal of Biosciences . 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", Nuevos y futuros desarrollos 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. Código Bib : 2015FunB..119.1255V. doi :10.1016/j.funbio.2015.09.011. ISSN  1878-6146. PMID  26615748.
  11. ^ ab Fröls S; Ajon 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 Ajon M; Fröls S; van Wolferen M; Stoecker 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; White MF; Schleper C (febrero de 2009). "Reacciones al daño por rayos UV en el arqueón modelo Sulfolobus solfataricus". Biochem. Soc. Trans . 37 (Pt 1): 36–41. doi :10.1042/BST0370036. PMID  19143598.
  14. ^ van Wolferen M; Ajon M; Driessen AJ; Albers SV (julio de 2013). "Cómo se adaptan los hipertermófilos para cambiar sus vidas: intercambio de ADN en condiciones extremas". Extremófilos . 17 (4): 545–63. doi :10.1007/s00792-013-0552-6. PMID  23712907. S2CID  5572901.
  • "Thermoprotei: Termófilo extremo". Navegador de taxonomía del NCBI .
  • ¿Qué tan caliente es demasiado caliente? Expedición T-Limit
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