Halofil

Lifestyle

Większość zwierząt halofilnych i żywiących się solą wykorzystuje energię do usuwania soli ze swojej cytoplazmy. Normalnie, organizmy żyjące w otoczeniu dużej ilości soli traciłyby wodę i umierałyby z powodu osmozy. Woda wewnątrz organizmu przemieszcza się z wnętrza komórki do jej środowiska zewnętrznego. Dzieje się tak dlatego, że woda jest zawsze w ruchu, aby osiągnąć stan, w którym stężenie soli jest takie samo po obu stronach błony komórkowej.

Aby przetrwać, cytoplazma halofilów musi być izotoniczna w stosunku do środowiska, w którym żyje.

Aby osiągnąć ten stan, halofile stosują dwie różne metody. W pierwszej (stosowanej głównie przez bakterie, niektóre archaea, drożdże, glony i grzyby) związki organiczne są magazynowane w cytoplazmie. Związki te pomagają organizmowi przetrwać stres związany z osmozą. Najczęściej stosowane w tym procesie rozpuszczalniki są neutralne i obejmują aminokwasy i cukry. Zaletą tej metody jest to, że organizmy mogą żyć w szerszym zakresie stężeń soli. Ponadto, jeśli białka nie są wystawione na działanie wysokich stężeń soli, nie muszą się do nich przystosowywać. Wymaga to od organizmu użycia znacznie większej ilości energii niż w przypadku adaptacji poniżej.

Drugą, rzadziej spotykaną adaptacją, jest selektywne pobieranie jonów potasu (K+) do cytoplazmy. W zamian za to organizm wypompowuje jony sodu (Na+) za pomocą pompy sodowo-potasowej. Zamiast potasu mogą być używane jony sodu, ale najczęściej jest to potas. Ta adaptacja jest wykorzystywana tylko przez jeden rząd bakterii i jedną rodzinę Archaea. Zaletą tej metody jest to, że zużywa znacznie mniej energii niż adaptacja powyżej. Główną wadą tej adaptacji jest to, że wszystkie maszyny wewnątrz komórki (enzymy, białka strukturalne, itp.) muszą być dostosowane do wysokiego poziomu jonów nieorganicznych i wysokiego poziomu soli. Jest to znacznie bardziej wymagające niż adaptacja opisana powyżej.

Większość organizmów halofilnych wykorzystuje tylko jedną z tych dwóch metod, ale kilka halofilów może stosować obie.

Pompa sodowo-potasowa, którą niektóre halofile wykorzystują do pobierania jonów potasu i usuwania jonów sodu.

Kategoryzacja

Halofile są kategoryzowane według poziomu zasolenia, przy którym rosną najlepiej. Halofile mogą być sklasyfikowane jako halofile lekkie, halofile umiarkowane lub halofile ekstremalne. Lekkie halofile rosną najlepiej w stężeniu soli około 2% do 5%. Przykładem lekkiego halofila jest Erythrobacter flavus. Lekkie halofile żyją w mule na dnie oceanu, w wodzie morskiej i w glebie ogrodowej.

Umiarkowane halofile najlepiej rosną w stężeniach soli około 5% do 20%. Przykładami umiarkowanych halofilów są organizmy z rodzajów Desulfovibrio, Desulfocella, Desulfohalobium i Desulfotomaculum. Umiarkowane halofile żyją w morskich salinach, słonych jeziorach, w materii na dnie morza oraz w złożach solanki naftowej.

Skrajne halofile najlepiej rosną w stężeniach soli od 20% do 30%. Przykładami ekstremalnych halofilów są Salinibacter ruber i organizmy z klasy Halobacteria. Ekstremalne halofile żyją w Morzu Martwym na Bliskim Wschodzie oraz w stworzonych przez człowieka solariach (jeziora używane do produkcji soli morskiej).

Znaczenie i zastosowania

W naturze

Halofile odgrywają ważną rolę w ekosystemach. Na przykład, halofile często wspierają całe populacje dzikich ptaków.

Halofile są przydatne w oczyszczaniu zanieczyszczonego środowiska. Ścieki o stężeniu soli powyżej 2% są idealne dla halofilów do usuwania zanieczyszczeń organicznych. Na przykład, wykazano, że halofile usuwają fenol (trującą substancję chemiczną) ze swojego środowiska. Może to prowadzić do przyszłego zastosowania w oczyszczaniu wycieków ropy naftowej.

W fermentacji

Halofile odgrywają ważną rolę w procesie fermentacji niektórych produktów spożywczych. Na przykład, halofile fermentują sosy sojowe i rybne. Halofile fermentują również solone ryby.

W biotechnologii

Mikroorganizmy halofilne są przydatne w biotechnologii. Związki, które wytwarzają niektóre halofile są cenne. Niektóre z tych związków nie występują nigdzie indziej w świecie żywym. Enzymy odporne na działanie soli wytwarzane przez halofile mogą być wykorzystywane na wiele sposobów. Na przykład, enzymy te mogą być wykorzystywane w surowych procesach przemysłowych, takich jak przetwarzanie żywności.

Niektóre umiarkowane halofile produkują cukry poza komórką. Cukry te mogą być stosowane jako zagęszczacze i emulgatory w przemyśle naftowym i medycynie.

Jednokomórkowe organizmy halofilne zabarwiają baseny tych stawów odparowujących sól. W zależności od stopnia zasolenia dominują różne gatunki, co skutkuje różnymi kolorami.

Powiązane strony

• Extremophile
• Haloarchaea
• Dorzecze L'Atalante
• Loricifera