Υπερθερμόφιλος

Υπερθερμόφιλος είναι ο οργανισμός που αναπτύσσεται σε ακραία θερμά περιβάλλοντα — από 60 °C (140 °F) και πάνω. Βέλτιστη θερμοκρασία για την ύπαρξη υπερθερμόφιλων είναι πάνω από 80 °C (176 °F). Τα υπερθερμόφιλα είναι ένα υποσύνολο των ακραιόφιλων, μικροοργανισμών στην επικράτεια των αρχαίων, αν και μερικά βακτήρια μπορούν να ανεχθούν θερμοκρασίες περίπου 100 °C (212 °F), επίσης. Μερικά βακτήρια μπορούν να ζήσουν σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 100 °C σε μεγάλα βάθη στη θάλασσα, όπου το νερό δεν βράζει λόγω της υψηλής πίεσης. Πολλά υπερθερμόφιλα μπορούν επίσης να αντέξουν άλλες περιβαλλοντικές ακραίες συνθήκες όπως υψηλή οξύτητα ή υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας.

Ιστορικό

Τα υπερθερμόφιλα πρωτοανακαλύφθηκαν από τον Thomas D. Brock το 1965, στις θερμές πηγές του Εθνικού πάρκου Γιέλοουστοουν, στο Ουαϊόμινγκ. Από τότε, περισσότερα από 70 είδη έχουν ανακαλυφθεί. Τα πιο ανθεκτικά υπερθερμόφιλα που έχουν ανακαλυφθεί ως τώρα ζουν στα υπέρθερμα τοιχώματα των υδρόθερμων διεξόδων ανοικτών θαλασσών, που απαιτούν θερμοκρασίες τουλάχιστον 90 °C για να επιβιώσουν. Ένα υπερθερμόφιλο με εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα είναι το πρόσφατα ανακαλυφθέν Strain 121 που μπορεί να διπλασιάσει τον πληθυσμό του κατά τη διάρκεια 24 ωρών σε ένα αυτόκλειστο στους 121 °C· η τρέχουσα μεγαλύτερη γνωστή θερμοκρασία ανάπτυξης είναι 122 °C, για το Methanopyrus kandleri.
Αν και μέχρι τώρα δεν έχει ανακαλυφθεί θερμόφιλο που να ζει σε θερμοκρασίες πάνω από 122 °C, η ύπαρξη τους είναι πολύ πιθανή (το Strain 121 επέζησε σε θερμοκρασία 130 °C για δύο ώρες, αλλά δεν μπόρεσε να αναπαραχθεί μέχρι να μεταφερθεί σε ένα νέο μέσο ανάπτυξης, στη χαμηλότερη θερμοκρασία των 103 °C). Όμως, θεωρείται απίθανο ότι μπορούν να επιβιώσουν μικροοργανισμοί σε θερμοκρασίες πάνω από 150 °C, καθώς η συνοχή του DNA και άλλων ζωτικών μορίων αρχίζει να διασπάται σε αυτήν τη θερμοκρασία.

Έρευνα

Η πρώιμη έρευνα στα υπερθερμόφιλα υπέθεσε ότι το γονιδίωμα τους μπορούσε να χαρακτηρίζεται από υψηλό περιεχόμενο γουανίνης-κυτοσίνης· όμως, πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι "δεν υπάρχει καμιά φανερή συσχέτιση μεταξύ του περιεχομένου σε γουανίνη-κυτοσίνη του γονιδιώματος και της βέλτιστης περιβαλλοντικής θερμοκρασίας ανάπτυξης του οργανισμού."
Τα μόρια πρωτεΐνης στα υπερθερμόφιλα επιδεικνύουν υπερθερμοσταθερότητα—δηλαδή, μπορούν να διατηρήσουν τη δομική σταθερότητα (και συνεπώς τη λειτουργικότητα) σε υψηλές θερμοκρασίες. Τέτοιες πρωτεΐνες είναι ομόλογες με τα λειτουργικά τους ανάλογα σε οργανισμούς που αναπτύσσονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, αλλά έχουν εξελιχθεί για να επιδεικνύουν βέλτιστη λειτουργία σε πολύ μεγαλύτερες θερμοκρασίες. Τα περισσότερα ομόλογα χαμηλής θερμοκρασίας των υπερθερμοσταθερών πρωτεϊνών μπορεί να είναι μετουσιωμένα πάνω από 60 °C. Τέτοιες υπερθερμοσταθερές πρωτεΐνες είναι συχνά σημαντικές εμπορικά, καθώς οι χημικές αντιδράσεις προχωρούν πιο γρήγορα σε υψηλές θερμοκρασίες.

Κυτταρική δομή

Η κυτταρική μεμβράνη περιέχει υψηλά επίπεδα από κορεσμένα λιπαρά οξέα για να διατηρήσει το σχήμα της σε υψηλή θερμοκρασία.

Παραπέρα μελέτη

Stetter, Karl (Feb 2013). «A brief history of the discovery of hyperthermophilic life». Biochemical Society Transactions 41 (1): 416–420. doi:10.1042/BST20120284. PMID 23356321.