Halofilia

Organismit , jotka elävät ympäristöissä korkean suolapitoisuudet ovat viitataan kuten halophiles tai halotolerants (johdettu kreikan hals , kehiä = suola) . Suolaa ei pidetä pelkästään pöytäsuolana , vaan myös muita mineraalisuoloja .

Halofiiliset (eli "suolaa rakastavat") organismit ovat sopeutuneet niin korkeisiin suolakonsentraatioihin, että ne lakkaavat kasvamasta tai kuolevat, kun suolapitoisuus laskee alle tietyn kynnyksen. Sopeutumisasteesta riippuen tehdään ero heikkojen, kohtalaisten tai äärimmäisten halofiilien välillä.

Halotolerantit eli suolaa sisältävät organismit menestyvät yleensä vähäsuolaisessa ympäristössä. Monet heistä ovat kuitenkin heikkoja ja joutuvat syrjäisiksi suolaisiksi elinympäristöiksi. Koska heillä on kyky sopeutua suurempiin suolapitoisuuksiin, niiden laaja ekologinen markkinarako antaa heille mahdollisuuden asuttaa suolaliuoksen biotooppeja .

Elinympäristöt

Mono Lake , Salt Lake Kaliforniassa

Kaikille elinympäristöille, joiden suolapitoisuus on lisääntynyt, on ominaista vähentynyt vesiaktiivisuus . Vesi sitoutuu tähän liukoisten suolojen avulla, ja sitä voidaan pitää solurungossa vain erityisten mukautusten avulla. Lisäksi suurilla ionipitoisuuksilla on haitallinen vaikutus aineenvaihduntaan. Tällaisia ​​ympäristöjä ovat esimerkiksi suolajärvet , suolaliuoksen haihdutusaltaat, rannikkokaistat, mutta myös pienimuotoiset paikat, kuten aavikkokasvien pinta. Näiden elinympäristöjen suolapitoisuus vaihtelee ja voi saavuttaa kyllästetyn (30 prosentin) suolaliuoksen suolapitoisuuden . Suolan koostumus yksittäiset sijainnit voivat vaihdella huomattavasti: Jos suolapitoisuus thalassohaline paikoissa määräytyy suurelta osin natriumkloridia, monet athalassohaline suolajärvet on runsaasti kalsiumia , magnesiumia tai karbonaatti . Tällöin niin kutsutut soodajärvet , korkea pH-arvo tarkoittaa , että täällä elävät organismit ovat myös alkalifiilisiä tai alkalisietäisiä . Lisäksi suolapitoisuus voi altistua jatkuville tai äkillisille muutoksille, esim. B. kun järvi kuivuu, kun vesimassat sekoittuvat suistoissa , vuorovesialueilla tai rankkasateiden aikana.

Sopeutuminen

Jos suolapitoisuus organismin ympäristössä on korkeampi tai pienempi kuin solurungossa, tämä pakottaa aina mukautumaan, koska erilaiset suolapitoisuudet pyrkivät aina tasapainottamaan toisiaan. Kuitenkin vain vesi voi diffundoitua solun sisäosan ja sen ympäristön välillä; Suola-ionit voivat ylittää solukalvot vain vaikeuksin. Tämä johtaa seuraavaan tilanteeseen: Jos pitoisuus ympäristössä on pienempi, vesi diffundoituu soluun. Näin on esimerkiksi makean veden elinympäristössä ympäristö on hypoosmoottinen . Jos pitoisuus on suurempi, organismi menettää vettä. Näin on esimerkiksi suolajärvissä, joissa ympäristö on hyperosmoottinen . Molemmissa tapauksissa suolan pitoisuus muuttuu organismin sisällä. Elämän prosessit ovat kuitenkin aina yhteydessä tiettyyn veden saatavuuteen - ja siten tiettyihin suolapitoisuuksiin - solussa. Siksi melkein kaikki organismit säätelevät aktiivisesti sisäistä suolapitoisuuttaan.

Hyperosmoottisessa ympäristössä elävät monisoluiset organismit ovat kehittäneet tätä varten erityiset elimet, esimerkiksi suolirauhaset tai munuaiset .

Halo-sietävät ja halofiiliset yksisoluiset organismit saavuttavat sopeutumisen kahdella eri strategialla:

  • Ensimmäinen mahdollisuus on epäorgaanisten suolojen imeytyminen sytoplasmaan ("suola-sisään" -strategia).

Tätä muunnosta löytyy pääasiassa halofiilisistä alkueläimistä. Heidän elämänprosessinsa (eli erityisesti niiden entsyymit ) ovat niin sopeutuneet korkeisiin suolapitoisuuksiin, että niiden toiminnallisuus menetetään, kun suolapitoisuus pienenee.

  • Toinen mahdollisuus on orgaanisten yhdisteiden kertyminen solun sisään, joihin viitataan yhteensopivina liuenneina aineina tai osmoprotektantteina ("orgaaninen osmolyytti" -strategia).

Tätä muunnosta suosivat halotolerantit yksisoluiset organismit. Jos suola pitoisuutta ympäristössä kasvaa, solu tuottaa osmoottisesti aktiivisia orgaanisia aineita (esimerkiksi tietyt hiilihydraatit , aminohapot , polyolit , betaiinit ja ectoins ). Kuten suolat, nämä pienet molekyylit liukenevat helposti veteen ja niillä on sama osmoottinen vaikutus. Ne eivät kuitenkaan vaikuta negatiivisesti solujen aineenvaihduntaan.

Erittäin halofiilit

Fototrofiset halofiiliset yksisoluiset solut värittävät tämän suolantuotantolaitoksen vettä. Suolapitoisuudesta riippuen tietyt lajit hallitsevat yksittäisissä altaissa.
Suolaveden katkarapu tai suolaveden katkarapu Artemia salina
Haloquadratum walsbyi

Halofiilisillä ja halogeeneja sietävien solujen korjaamiseksi organismeja esiintyy kaikissa verkkotunnuksissa elämän. Erityisen suolaisten elinympäristöjen onnistunut asuttaminen on varattu yksittäisille soluille, kuten bakteereille , arkeille ja joillekin leville . Joistakin näistä yksisoluisista soluista löydettiin epätavallisia ja aiemmin ainutlaatuisia solumuotoja, nimittäin kolmion ja neliön muotoisia soluja.

Erittäin halofiiliset alkueläimet elävät suolajärvissä, suolapannuissa tai kovettuneissa elintarvikkeissa. Tietyt arkeetit voivat elää jopa kyllästetyssä suolaliuoksessa (5 mol / l NaCl), mutta ne kasvavat vain hitaasti. Nämä mikro-organismit elävät yleensä aerobisesti , kemoorganotrofisesti tai fototrofisesti - ts. Ne suorittavat fotosynteesiä . Jotkut näistä fototrofisista yksisoluisista organismeista voivat käyttää valoa bakteriorodopsiinin kautta protonien ulospäin kuljettamiseen. Saatua protonigradienttia solukalvon poikki voidaan käyttää ATP- synteesiin. Tämä prosessi on yksinkertainen ja luultavasti alkuperäinen fotosynteesityyppi.

Fototrofiset halofiiliset alkueläimet ovat syy suolan ja soodan järvien tai merisuolan uuttojärjestelmien voimakkaalle värille. Näiden organismien pigmentit ovat niin keskittyneitä, että ne käytännössä kulkeutuvat läpi koko ravintoketjun: Ne värittävät halofiilisiä rapuja, jotka syövät mikro-organismeja ja lopuksi flamingoja , jotka puolestaan ​​syövät rapuja.

Äärimmäisissä biotoopeissa on usein lajeja huono. Tämä koskee myös paikkoja, joissa suolapitoisuus on korkea. Jopa emäksiset soodajärvet ovat lajeiltaan köyhiä, mutta erittäin rikkaita yksilöitä. Suistoalueiden ja riuttojen lisäksi niiden biomassatuotanto on korkeinta ja ne kuuluvat maailman tuottavimpiin ekosysteemeihin.

Jotkut halofiilisten alkueläinten suvut:

Halobacterium noricense ja erilaisia Halococcus salifodinae -bakteereita on raportoitu muun muassa. Löytyi vuonna Bad Ischler Salzberg ja Altaussee suolakaivos .

Haloquadratum walsbyi ( "suola neliö"), joka on suvun Haloquadratum perheessä Halobacteriaceae , on sovitettu korkeimman suolapitoisuudet. Vihreä ja tasainen, se optimoi fotosynteesin kellumalla ja hallitsee maailmaa altaissa, joissa merivesi sakeutuu suolantuotantoa varten ennen kuin koko elämä kuolee nestemäisen magnesiumin kloridipitoisuuden lisääntyessä.

Katso myös

kirjallisuus

  • Klaus Hausmann et ai .: Extremophiles - Mikro-organismit epätavallisissa elinympäristöissä. VCH-Verl.-Ges., Weinheim 1995, ISBN 3-527-30068-6 , s. 87 ja sitä seuraavat.
  • Francisco Rodriguez-Valera: Halofiiliset bakteerit. CRC Press, Boca Raton 1988, ISBN 0-8493-4366-6 .

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Sergiu Fendrihan, Andrea Legat, Marion Pfaffenhuemer, Claudia Gruber, Gerhard Weidler, Friedrich Gerbl, Helga Stan-Lotter : Erittäin halofiilinen arkea ja mikrobien pitkäaikainen eloonjääminen . Julkaisussa: Review in Environmental Science and Bio / Technology . nauha 5 , ei. 2. – 3. Heinäkuuta 2006, s. 203-218 , doi : 10.1007 / s11157-006-0007-y .
  2. ↑ Helga Stan-Lotter : Äärimmäiset biotoopit - mikro-organismit Permin suolan sedimenteissä. S. 10–13 julkaisussa: Scientific Spectrum - Dossier Life in Space . 3/2002, Spektrum-d.-Wiss.-Verl., Heidelberg 2002, ISBN 3-936278-14-8 .
  3. ↑ M. Pfaffenhuemer, MN Spilde, PJ Boston, H. Stan-Lotter: Muinaisen itävaltalaisen RockSaltin analyysi käyttämällä elektronimikroskooppisia tekniikoita . ( Verkossa [PDF; 10 kB ]).
  4. ↑ Helga Stan-Lotter et ai.: Mikro-organismit muinaisessa maanpäällisessä maanpinnassa. julkaisussa: Joseph Seckbach et ai.: Fossiileista astrobiologiaan - muistiinpanot maapallon elämästä ja maapallon ulkopuolisten biomerkkien etsinnästä. Springer, Dordrecht 2009, ISBN 978-1-4020-8836-0 , s.240 .
  5. ↑ Selviytyneet - Permian suolan halobakteerien erityispiirteet. Julkaisussa: fwf.ac.at. Tieteellisen tutkimuksen edistämisen rahasto , 17. toukokuuta 2002, käyty 13. heinäkuuta 2016 .