사이크로필러

Psychrophile
리첸산토리아선충은 영하 24℃에서 광합성을 계속할 수 있다.[1]

정신생식 또는 극저온(adj. symrophilic or cryophilic)은 -20℃에서[2] +10℃에 이르는 저온에서 성장과 번식이 가능한 극저온성 유기체다. 그들은 극지방과 심해와 같이 영구적으로 추운 곳에서 발견된다. 그것들은 비정상적으로 높은 온도에서 번성하는 유기체인 열성형, 중간 온도에서 중성형인 것과 대조될 수 있다. 사이크로필은 coldcoldρς(psukhros: cold, freeze)에서 온 'cold-love'를 뜻하는 그리스어다.

그러한 유기체들은 박테리아나 고고학이지만, 이끼, 눈 녹조, 식물성 플랑크톤, 곰팡이, 날개가 없는 미들 같은 진핵생물들도 정신생물로 분류된다.

생물학

눈 녹조가 있는 눈 표면 클라미도모나스 니발리스.

해비타트

우리 행성 표면의 많은 부분이 10 °C 미만의 온도를 경험하기 때문에, 정신세포가 서식하는 추운 환경은 지구 어디에나 존재한다. 그것들은 영구 동토층, 극지방 얼음, 빙하, 눈밭 그리고 심해에 존재한다. 이 유기체들은 또한 염분 함량이 높은 해빙 주머니에서 발견될 수 있다.[3] -39 °C 이하에서 동결된 토양에서 미생물 활성도를 측정하였다.[4] 그들의 온도 제한 외에도, 정신세포는 그들의 서식지의 결과로 발생할 수 있는 다른 극단적인 환경적 제약조건에도 적응해야 한다. 이러한 제약조건은 심해에 있는 고기압과 일부 해빙에 높은 염분농도를 포함한다.[5][3]

적응

심생동물은 얼음으로 인한 탈소와 유리화(유리 전이)에 의해 얼음이 얼거나 얼음이 팽창하는 것으로부터 보호된다. 프리 리빙 셀은 -10 °C ~ -26 °C 사이의 건조 및 유리화. 다세포 유기체의 세포는 -50 °C 이하의 온도에서 유리화 될 수 있다. 세포는 세포외액에서 이러한 온도까지 신진대사 활동을 지속할 수 있으며, 일단 정상 온도로 회복되면 활성 상태를 유지할 수 있다.[2]

그들은 또한 지질 세포막의 경직화를 극복해야 하는데, 이는 이러한 유기체의 생존과 기능성을 위해 중요하기 때문이다. 이를 위해 사이크로필드는 짧은 불포화 지방산의 함량이 높은 지질막 구조를 변형시킨다. 더 긴 포화지방산에 비해 이런 유형의 지방산을 통합하면 지질세포막의 용융점이 낮아져 막의 유동성이 높아진다.[6][7] 게다가, 그 막에는 카로티노이드들이 존재하는데, 이것은 그것의 유동성을 조절하는 것을 돕는다.[8]

부동액 단백질은 또한 정신세포의 내부 공간을 액체 상태로 유지하고, 온도가 물의 빙점 이하로 떨어질 때 그들의 DNA를 보호하기 위해 합성된다. 그렇게 함으로써 단백질은 얼음이 형성되거나 재분할되는 과정을 방지한다.[8]

이러한 유기체의 효소는 추위에 적응하는 방법으로서 활동-안정성-유연성 관계를 맺도록 가설을 세워왔다; 그들의 효소 구조의 유연성은 그들 환경의 동결 효과를 보상하는 방법으로 증가할 것이다.[3]

그램 음성 박테리아 비브리오와 아에로모나스 spp와 같은 특정 극저온증은 생존하지만 배양할 수 없는 상태로 전환될 수 있다.[9] VBNC 동안, 미생물들은 신진대사를 위해 기판을 다시 만들고 사용할 수 있지만, 그것은 복제할 수 없다. 이 상태의 장점은 가역성이 높다는 것이다. VBNC가 적극적인 생존 전략인지, 아니면 결국 유기체의 세포가 더 이상 재생될 수 없을지에 대해서는 논란이 있어 왔다.[10] 그램 양성 박테리아 액티노박테리아는 남극, 캐나다, 시베리아의 영구 동토층 조건에서 약 50만 년을 살았다는 것이 증명되었다.[11]

분류법 범위

정신세포는 박테리아, 이끼, 눈 녹조, 식물성 플랑크톤, 곰팡이, 곤충을 포함한다.

극한 감기를 견딜 수 있는 세균으로는 아르스테로박터 스파, 사이코로박터 스파, 제네랄라 할로모나스, 필로모나스, 히포모나스, 스핑고모나스 등이 있다.[12] 또 다른 예는 12만년 된 얼음에서 발견된 정신생물인 크리세오박테리움 그린란덴시스(Chryseobacterium greenensis는 12만년 된 얼음에서 발견되었다.

움빌리카리아 남극과 크산토리아 선충은 -24℃ 이하의 온도에서 광합성을 기록한 이끼로, -10℃ 내외까지 자랄 수 있다.[13][1] 일부 다세포 eukaryotes는 일부 침엽수와 같이 영하의 온도에서 대사적으로 활동할 수 있다. [14]치로노미대과에 속하는 침엽수들은 여전히 -16 °C에서 활동한다.[15]

심리성 조류는 남극의 눈 위에서 자라는 클라미도모나스 녹조처럼 추운 온도를 견딜 수 있다.

눈과 얼음 속에 사는 미세조류에는 녹조, 갈색, 홍조류가 있다. 클로로모나스 sp, 클라미도모나스 sp, 클로렐라 sp 등 녹조종이 극지 환경에서 발견된다.[16][17]

일부 식물성 플랑크톤은 극지 대양에서 해빙이 형성될 때 브라인 채널에서 발생하는 극도로 추운 기온과 높은 염도를 견딜 수 있다. 몇몇 예로는 Fragilariopsis 원통형, Nitzchia lecointei, Entomoneis kellmani, Nitzchia stellata, 탈라시오시라 오스트랄리스, Berkelaya adelliense, Navicula glagiei와 같은 규조류들이 있다.[18][19][20]

페니실륨은 극한 감기를 포함한 광범위한 환경에서 발견되는 곰팡이의 속이다.[21]

정신생식곤충 중 산꼭대기에서 발견된 그릴로블라티대나 얼음 크롤러는 1~4℃의 최적의 온도를 가지고 있다.[22] 날개가 없는 미들게(치로노미아과) 벨기카 남극대륙은 염분을 견딜 수 있고, 얼고 강한 자외선을 견딜 수 있으며, 알려진 곤충 중 가장 작은 게놈을 가지고 있다. 9900만 쌍의 작은 게놈은 극한 환경에 적응하는 것으로 생각된다.[23]

정신생식균

심폐성 미생물은 7℃(44.6℃) 이하의 온도에서는 자랄 수 있지만 높은 온도에서는 성장률이 더 좋다. 심생성 박테리아와 곰팡이는 냉장 온도에서 자랄 수 있으며, 음식물의 부패와 예르시니아와 같은 식품 매개 병원균의 원인이 될 수 있다. 그것들은 제품의 저장 수명에 대한 추정치를 제공하지만 토양,[24] 지표면 및 심해,[25] 남극 생태계 [26]및 식품에서도 발견될 수 있다.[27]

정신 분열성 박테리아는 유제품 산업에서 특히 중요하다.[28][self-published source?] 대부분은 저온 살균으로 죽지만, 적절한 위생 관행이 되지 않아 우유에 저온 살균 후 오염물질로 존재할 수 있다. 코넬대학교 식품과학부에 따르면, 정신생물은 7°C(44.6°F) 이하의 온도에서 성장할 수 있는 박테리아라고 한다. 영하의 온도에서 정신신경성 박테리아의 생장은 무시해도 좋을 정도로 또는 사실상 중단된다.[29]

RecBCD 효소의 3개 하위유닛 모두 남극 녹농균 주사기에 있는 효소의 생리학적 활동, 즉 DNA 손상을 수리하고 저온에서 성장을 지원하는 데 필수적이다. RecBCD 효소는 같은 종에서 온 단백질 복합체 전체와 함께 제공될 때 정신생체 P. 주사기와 중수성 대장균 사이에서 교환이 가능하다. 그러나 두 박테리아의 RecBC 단백질(RecBCPs 및 RecBCEC)은 동등하지 않다. RecBCEC는 DNA 재조합과 수리에 능숙하며 낮은 온도에서 P. 주사기의 성장을 지원하는 반면 RecBCP는 이러한 기능에 불충분하다. 마지막으로, RecBCDP의 헬리코아제와 누클리스 활성은 모두 DNA 수리와 저온 P 주사기의 성장에 중요하지만, RecB-누클리스 활성은 체내 필수적이지 않다.[30]

초소형 미세조류

로스해에서 부서진 해빙의 수중 표면을 덮고 있는 남극의 규조류.

극도로 추운 온도를 견딜 수 있는 미세한 해조류는 눈, 얼음, 그리고 매우 차가운 바닷물에서도 살아남을 수 있다. 눈 위에서는 빛이 충분할 때 육지, 빙하, 해빙을 덮고 있는 눈 표면에 차가운 내성을 가진 해조류가 꽃을 피울 수 있다. 이러한 눈 녹조는 눈의 표면을 어둡게 하고 눈이 녹는 원인이 될 수 있다.[17] 해수에서는 매우 높은 염도와 매우 추운 온도를 모두 견딜 수 있는 식물성 플랑크톤이 해빙에서 살 수 있다. 정신생식성 식물성 플랑크톤 종의 한 예는 얼음과 연관된 규조류 'Fragilariopsis 원통형'이다.[18] 남극 근처의 차가운 바닷물에 사는 식물성 플랑크톤은 종종 매우 높은 단백질 함량을 가지고 있는데, 루비스코와 같은 효소로 측정된 가장 높은 농도를 포함하고 있다.[19]

정신생식곤충

날개가 없는 중턱(치로노미아과) 벨기카 남극.

정신적으로 위축된 곤충은 여러 가지 일반적인 메커니즘을 통해 (기회성 곤충과 냉기에 취약한 곤충과는 달리): (1) 냉기 내성, (2) 냉동 회피, (3) 내기 내성 동결 등을 통해 냉기 내구성에서 살아남을 수 있다.[31] 내한성 곤충은 온화하거나 중간 정도의 동결 온도에 장기간 노출된 후 결빙 온도에 굴복한다.[32] 곤충을 피하는 얼리는 것은 과냉각 상태의 저냉동 온도에서 장기간 생존할 수 있지만 과냉각 지점에서 죽는다.[32] 얼음에 내성이 있는 곤충은 얼음이 얼지 않는 온도에서 몸 안에서 얼음 결정 형성을 견뎌낼 수 있다.[32] 곤충 안에 꼼짝 마 관용을 연속체에 나오는 것으로 어떤 곤충 종 부분(예:Tipula paludosa,[33]Hemideina thoracica[34]), 온건한(예:Cryptocercus punctulatus[35]), 강력한 얼어 붙은 관용(예:Eurosta solidaginis[36]과 Syrphus ribesii[37]), 그리고 다른 곤충 종 동결 toleranc을 전시하는 것을 전시하는 것으로 주장하기도 한다.낮은 supercoo과 e링 포인트(예: 피토 디플라나투스[38]).[31]

정신생식 대 정신생식

1940년 조벨과 콘은 비교적 낮은 온도에서 가장 잘 자라는 '진정한 정신생물'이나 유기체를 만난 적이 없다고 진술했다.[39] 1958년 J. L. 잉그라햄은 정신세포의 교과서적 정의에 맞는 박테리아가 거의 또는 거의 없다고 결론짓고 이를 뒷받침했다. 리처드 Y. 모리타는 정신생물의 정의를 충족시키지 못하는 유기체를 묘사하기 위해 정신생식이라는 용어를 사용함으로써 이것을 강조한다. 정신생식물과 정신생식이라는 용어의 혼동이 시작된 것은 조사관들이 실험실 온도에서 정신생식물의 열가공성을 알지 못했기 때문이다. 이 때문에 초기 조사관들은 고립에 대한 추기경 온도를 결정하지 못했다.[40]

이 둘의 유사점은 둘 다 0에서 성장할 수 있는 능력이 있지만, 성장의 최적 및 상온 제한은 심령동물에 비해 심령동물에 비해 낮다.[41] 정신생물은 또한 정신생식에 비해 영구적으로 추운 서식지에서 더 자주 격리된다. 저온에서 생산과 가공 비용이 현재 사용 중인 상업용 효소보다 높아 정신생성효소가 저사용 상태로 남아 있지만, 정신생체 및 정신생식에 대한 연구 관심의 주목과 부활은 환경 개선과 응결 욕구에 기여하게 될 것이다.정력을 [41]다하다

참고 항목

참조

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