Termofil: ekstremofil, ki uspeva pri visokih temperaturah (40–120 °C)

Termofil je organizem — vrsta ekstremofila —, ki uspeva pri razmeroma visokih temperaturah. To pomeni približno med 40 in 120 °C (104 in 248 °F). Mnogi termofili so arheje, čeprav termofilne eubakterije prav tako obstajajo; nekatere so morda bile med prvimi bakterijami na Zemlji. Termofili se razlikujejo po tem, ali so le termotolerantni (prenesejo visoke temperature) ali pa so obligatni termofili (za rast potrebujejo visoko temperaturo). Pogosto ločimo tudi izraz hipertermofil za organizme, ki rastejo nad približno 80 °C.

Termofile najdemo v različnih geotermalno segretih delih Zemljinega površja. Primeri so vroči izviri, kot so v nacionalnem parku Yellowstone, in globokomorski hidrotermalni vrelci. Tudi razpadajoče rastlinske snovi, kot so šotišča in kompost, povzročajo višje temperature, kjer uspevajo termofili.

Temperaturni razponi in primeri

V praksi pogosto navajajo razdelitev:

• Termofili: približno 40–60 °C.
• Extremni termofili ali hipertermofili: >60–80 °C in tudi nad 80 °C; najvišje izmerjene rasti so blizu 120–122 °C pri organizmih, ki rastejo pod velikim tlakom v globokomorskih vrelcih.

Znani primeri so bakterija Thermus aquaticus (vir Taq DNA polimeraze, pomembne v biokemiji) in arheje kot so Sulfolobus, Pyrococcus ter Methanopyrus.

Biokemične in celične prilagoditve

Termofili imajo posebne lastnosti, ki jim omogočajo preživetje pri visokih temperaturah:

• Stabilni proteini: termofilni encimi imajo več ionskih vezi, bolj kompaktno notranjo zgradbo in več hidrofobnih interakcij, kar zmanjšuje denaturacijo pri vročini.
• Posebni pomočniki (chaperoni): molekule, kot so hsp60/hsp70, pomagajo pri pravilnem zvijanju in obnavljanju proteinov.
• Stabilizirana DNA: nekatere arheje uporabljajo encim reverse gyrase, ki povečuje supernavitost DNA, kar jo ščiti pred termičnim razpiranjem.
• Spremenjene membrane: arhejske membrane vsebujejo eterne povezave in cikelne tetraetere, ki so stabilnejše pri visokih temperaturah; bakterijske membrane imajo več nasičenih in razvejnih maščobnih kislin.

Ekološke vloge

Termofili so pomembni v ekosistemih, kjer prevladujejo visoke temperature. V hidrotermalnih vrelcih in vročih izvirih sodelujejo v kroženju elementov (sulfur, ogljik, dušik) kot chemosintetični proizvajalci ali razgrajevalci organskih snovi. V kompostu in šotiščih pospešijo razgradnjo organskih ostankov in prispevajo k segrevanju ter mineralizaciji snovi.

Uporabe v tehnologiji in industriji

Termofilni encimi so zelo cenjeni v biotehnologiji, ker ostajajo aktivni pri visokih temperaturah:

• Taq DNA polimeraza iz Thermus aquaticus je ključna za metodo PCR (verižna reakcija polimeraze).
• Termostabilne proteaze, lipaze in celulaze se uporabljajo v industriji pralnih sredstev, predelavi hrane, proizvodnji biogoriv in pri razgradnji odpadkov.

Varnost in pomen za človeka

Večina termofilov ni patogenih za ljudi, saj naše telo ni tako vroče kot njihova optimalna rastna temperatura. Kljub temu lahko termofili vplivajo na kakovost hrane (spožijanje nekaterih živil), hkrati pa njihovi encimi prinašajo pomembne industrijske koristi.

Vloga pri razumevanju zgodnjega življenja in iskanju življenja drugje

Ker nekateri termofili uspevajo pri pogojih, ki so lahko podobni zgodnjim zemeljskim okoliščinam (visoka temperatura, geotermalna aktivnost), so raziskave teh organizmov pomembne za razumevanje izvora življenja. Prav tako so modeli za ocenjevanje možnosti življenja na drugih telesih v Osončju, kjer so prisotne geotermalne ali hidrotermalne razmere.

Termofili so torej skupina organizmov s številnimi prilagoditvami, ki jim omogočajo življenje na mejah tistega, kar šteje za sprejemljive temperaturne pogoje — hkrati pa predstavljajo dragocen vir za znanost in industrijo.

Išči po črki