Termofil – termofila organismer som trivs vid 40–120 °C

Termofil – upptäck organismer som trivs vid 40–120 °C: arkéer och bakterier i varma källor, hydrotermiska skorstenar och kompost. Lär dig om liv i extrema temperaturer.

En termofil är en organism — en typ av extremofil — som trivs vid relativt höga temperaturer. I bred mening används ofta intervallet 40–120 °C (104–248 °F) för termofiler, men det finns underkategorier (se nedan). Många termofila organismer tillhör arkéer, och flera termofila eubakterier föreslås ha varit bland de tidigaste bakterierna på jorden. Termofila populationer kan både växa i isolerade kolonier och förekomma som delar av komplexa mikrobiella samhällen.

Temperaturkategorier

Begreppet "termofil" omfattar flera grader av värmetålighet:

• Moderata termofiler: växer bäst ungefär mellan 40–60 °C.
• Termofiler: föredrar högre temperaturer, ofta 60–80 °C.
• Hypertermofiler: växer vid extremt höga temperaturer, ofta >80 °C; de högst rapporterade tillväxtgränserna ligger runt 122 °C.

Var lever de?

Termofiler finns i olika geotermiskt uppvärmda delar av jordytan. Exempel på detta är varma källor som de i Yellowstone nationalpark och hydrotermiska skorstenar i djuphavet. Även ruttnande växtmaterial, som torvmossar och kompost, ger högre temperaturer där termofila mikrober kan dominera. Dessutom hittas termofiler i djupa berggrunden, geotermiska jordar, heta dammar och i industriella processer med höga temperaturer.

Anpassningar till värme

Termofila organismer har flera biologiska anpassningar som gör att proteiner, membran och nukleinsyror fungerar vid höga temperaturer:

• Proteiner är ofta tätare packade och har fler jonbindningar och hydrofoba interaktioner, vilket ökar stabiliteten.
• Specialiserade chaperoner (t.ex. värmeshockproteiner) hjälper proteiner att vika rätt och undvika denaturering.
• Hypertermofila arkéer har ofta unika DNA‑skyddsmekanismer, t.ex. enzymet reverse gyrase som introducerar positiv supercoiling och stabiliserar DNA vid mycket höga temperaturer.
• Cellmembranens lipider är anpassade: arkéer har eterbundna lipider och ibland monolagerfetter som tål värme bättre än de esterbundna lipiderna i många bakterier.
• Metabolismen kan vara anpassad för att fungera snabbt trots hög termisk stress; vissa termofiler använder oorganiska ämnen (t.ex. svavel, väte, järn) som energikälla.

Ekologisk och evolutionär betydelse

Termofila mikroorganismer spelar viktiga roller i biogeokemiska kretslopp i sina nischer, bland annat genom omsättning av kol, kväve, svavel och metan. Många forskare intresserar sig för termofiler i frågor om livets ursprung, eftersom livets tidiga miljöer kan ha innefattat varma, geotermiskt aktiva miljöer där sådana anpassningar varit fördelaktiga.

Tillämpningar

Termofila enzymer har stor betydelse inom bioteknik och industri eftersom de är stabila och aktiva vid höga temperaturer. Ett välkänt exempel är DNA‑polymeraset från Thermus aquaticus (Taq‑polymeras) som revolutionerade polymeraskedjereaktioner (PCR). Andra termostabila enzymer används i tvättmedel, kemisk produktion, bioraffinering och bioremediering där processer ofta kräver höga temperaturer eller harsha kemiska förhållanden.

Upptäckt och forskning

Studier av termofiler sker både genom odling i laboratorier och genom molekylära metoder som metagenomik, som avslöjar många ännu oodlade termofila arter. Forskning fokuserar på nya enzymer, metabola vägar, och förståelsen av molekylära mekanismer som möjliggör överlevnad vid extrem värme.

Observera att det finns en skillnad mellan att överleva extrem temperatur och att växa aktivt vid dessa temperaturer; vissa mikroorganismer kan överleva kortvarig exponering för högre temperaturer än de kan reproducera sig vid.

Sök med bokstav