Psicrófilos: características, tipos y ejemplos
Los psicrófilos son un subtipo de los organismos extremófilos que se caracteriza por soportar bajas temperaturas, por lo general entre -20 °C y 10 °C, y por ocupar hábitats permanentemente fríos. Estos organismos suelen ser bacterias o arqueas, sin embargo existen metazoarios como líquenes, algas, hongos, nematodos e incluso insectos y animales vertebrados.
Los ambientes fríos dominan la biosfera de la Tierra y están colonizados por abundantes y diversos microorganismos que desempeñan un papel potencialmente crítico en los ciclos biogeoquímicos globales.
Además de soportar bajas temperaturas, los organismos psicrófilos también deben estar adaptados a otras condiciones extremas, como altas presiones, altas concentraciones de sales y alta radiación ultravioleta.
Índice del artículo
- 1 Características de los organismos psicrófilos
- 2 Tipos de psicrófilos y ejemplos
- 3 Aplicaciones biotecnológicas
- 4 Referencias
Los principales hábitats de los organismos psicrófilos son:
-Ambientes polares marinos.
-Banquisa o hielo marino.
-Ambientes polares terrestres.
-Lagos de gran altitud y latitud.
-Lagos subglaciales.
-Regiones alpinas frías.
-Superficies de glaciares.
-Desiertos polares.
-Océano profundo.
Los psicrófilos están protegidos de la congelación por varias adaptaciones. Una de ellas es la flexibilidad de sus membranas celulares, la cual logran incluyendo un alto contenido de ácidos grasos cortos e insaturados en las estructuras de sus membranas lipídicas.
El efecto de la incorporación de estos ácidos grasos es la disminución del punto de fusión, aumentando al mismo tiempo su fluidez y su resistencia.
Otra adaptación importante de los psicrófilos consiste en la síntesis de proteínas anticongelantes. Estas proteínas mantienen el agua corporal en estado líquido y protegen el ADN cuando las temperaturas descienden por debajo del punto de congelación del agua. También evitan que se produzca la formación de hielo o su recristalización.
La diversidad de los psicrófilos unicelulares es muy grande, entre estos podemos citar miembros de la mayoría de los linajes bacterianos: Acidobacterias, Actinobacterias, Bacteroidetes, Cloroflexi, Cianobacterias, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 y Planctomycetes.
Además, Proteobacterias y Verrucomicrobia se han detectado en el Ártico, la Antártica y en los crioconitos alpinos. También se han detectado en Groenlandia, Canadá, Tíbet y el Himalaya.
Entre las cianobacterias psicrófilas encontramos Leptolvngbva, Phormidium y Nostoc. Otros géneros comunes son las unicelulares Aphanothece, Chroococcus y Charnaesiphon, y las filamentosas Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium y Plectonerna.
Entre los insectos psicrófilos podemos nombrar el género Diamesa del Himalaya (Nepal), el cual se mantiene activo hasta alcanzar una temperatura de -16 °C.
También se encuentra el mosquino áptero (sin alas), Belgica antárctica, de 2–6 mm de longitud, endémico de la Antártida. Este es el único insecto en el continente y además el único animal exclusivamente terrestre.
Los animales vertebrados también pueden ser psicrófilos. Algunos ejemplos incluyen un pequeño número de ranas, tortugas y una serpiente que utiliza la congelación del agua extracelular (agua fuera de las células) como una estrategia de supervivencia para proteger sus células durante el invierno.
El nematodo antártico Panagrolaimus davidi puede sobrevivir a la congelación del agua intracelular y posteriormente volver a crecer y reproducirse.
También los peces de la familia Channichthyidae -que viven en las frías aguas de la Antártida y el sur de América del Sur-, utilizan proteínas anticongelantes para proteger sus células contra la completa congelación.
La temperatura máxima (Tmax) de crecimiento de un organismo es la más alta que este puede tolerar. Mientras que la temperatura óptima (Topt) de crecimiento es aquella en la cual el organismo crece con mayor rapidez.
Generalmente se considera que todos los organismos que sobreviven y se desarrollan en ambientes de bajas temperaturas son psicrófilos. Sin embargo, como sabemos, el término psicrófilo se debe aplicar únicamente a aquellos organismos cuya Tmax es 20°C (es decir, que no pueden sobrevivir a temperaturas mayores).
Se han aislado microorganismos de zonas muy frías, que pueden crecer en condiciones de laboratorio a temperaturas mayores a 20°C, lo cual indica que si bien están adaptados a las bajas temperaturas, no deben considerarse psicrófilos. Estos microorganismos son denominados “mesotolerantes”, es decir, que toleran temperaturas medias.
Methanococcoides burtonii es una arquea extremófila y metanogénica aislada del Lago Ace en la Antártica, donde la temperatura oscila entre 1 y 2 °C. Sin embargo, en estudios de laboratorio se encontró que su Topt de crecimiento es de 23 °C y la Tmax es de 28°C, por lo que no debe ser considerado psicrófilo.
Methanogenium frigidum es también una arquea metanogena y halófila (que tolera la sal en el medio), aislada del mismo lago Ace y que en laboratorio presenta una Topt de 15 °C y una Tmax de 18 °C, siendo posible clasificarla como psicrófilo.
Podría considerarse que el psicrófilo M. frigidum se debería adaptar mejor a las bajas temperaturas que M. burtonii. Sin embargo, M. burtonii crece más rápido que M. frigidum a temperaturas de 1 a 2 °C en el lago Ace.
Estos datos indican que existen otros factores ambientales (bióticos y abióticos), además de la temperatura, que influencian el crecimiento poblacional de estos microorganismos en su hábitat natural.
La sobrevivencia de un organismo en un ambiente dado depende de la combinación de múltiples factores ambientales y no del efecto de uno solo. Por otra parte, cada microorganismo tiene requerimientos específicos (diferentes a la temperatura), que también afectan a su desempeño.
En el caso de M. burtonii y M. frigidum, se conoce que cada uno utiliza fuentes de carbono y energía diferentes: M. burtonii utiliza sustratos metilados, mientras que M. frigidum utiliza H2:CO2 para su crecimiento. El lago Ace está saturado de metano, lo cual favorece el crecimiento de M. burtonii.
Sphingopyxis alaskensis es una bacteria aislada de las aguas marinas del hemisferio norte, donde prevalecen temperaturas de 4 – 10 °C. Por otra parte, las haloarchaeas, que son arqueas que habitan aguas muy saturadas de sal, crecen a -20 °C de temperatura.
A pesar de presentar altas poblaciones en sus hábitats naturales, ninguno de estos microorganismos ha podido ser cultivado en laboratorio a menos de 4 °C.
A su vez, S. alaskensis tiene una Tmax de 45 °C y la haloarchaea puede crecer a temperaturas superiores a 30 °C, por lo que no podrían ser consideradas psicrófilas. Sin embargo, sus poblaciones están bien adaptadas y son muy abundantes en zonas extremadamente frías.
De lo anterior podemos suponer que existen otros factores ambientales limitantes que influencian la sobrevivencia de estos organismos en sus hábitats naturales, y no es la temperatura el factor de mayor peso.
Las enzimas de los organismos psicrófilos se caracterizan por una alta actividad a temperaturas bajas y moderadas. Además, estas enzimas presentan una estabilidad térmica deficiente.
Por estas características, las enzimas de los organismos psicrófilos son muy atractivas para ser aplicadas en diversos procesos de la industria alimenticia, de medicina, de biología molecular, en la industria farmacéutica, entre otros.
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