Гипертермофилы — организмы , растущие и размножающиеся при экстремально высоких температурах — свыше 60 °C. Оптимальная температура для существования гипертермофилов — более 80 °C. Гипертермофилы являются типом экстремофилов и включают в основном организмы, относящиеся к домену археи ( лат. Archaea ), хотя некоторые бактерии также могут выдерживать температуры, превышающие 100 °C. Многие гипертермофилы также могут противостоять другим экстремальным факторам, таким как высокая кислотность или радиация .

История

Гипертермофилы были открыты в 1969 Томасом Д. Броком ( англ. Thomas D. Brock ) в горячих источниках национального парка Йеллоустоун , Вайоминг , США . После этого было открыто ещё свыше 70 видов. Наиболее выраженные экстремофилы на сегодняшний день были обнаружены на перегретых стенках глубоководных гидротермальных источников, которым, чтобы выжить, необходима как минимум температура 90 °C. Необычный жароустойчивый гипертермофил, недавно открытый , за 24 часа пребывания в автоклаве с температурой 121 °C (отсюда название) смог даже удвоить численность своей популяции . На данный момент рекордно высокую температуру 122 °C способен выдерживать вид Methanopyrus kandleri , при этом оставаясь способным к росту и размножению.

Хотя ни один известный термофил не живёт при температуре выше 122 °C, их существование вполне возможно (штамм 121 держался при температуре 130 °C 2 часа, однако не размножался, пока не был перенесён в свежую питательную среду при относительно прохладной температуре 103 °C). Однако представляется невероятным, чтобы микробы выживали при температуре выше 150 °C, так как ДНК и другие жизненно важные молекулы разрушаются при этой отметке.

Исследования

В ранних исследованиях гипертермофилов были сделаны предположения, что их геном может характеризоваться высоким GC ( гуанин - цитозин )-составом, но недавние работы показали, что «явной связи между GC-составом генома и температурой, оптимальной для роста организма, нет» .

Белковые молекулы гипертермофилов проявляют гипертермостабильность. Благодаря этому они могут поддерживать структурную стабильность (а значит, и функции) при высоких температурах. Такие белки гомологичны их функциональным аналогам у организмов, живущих при более низких температурах, однако они приспособлены к исполнению своих функций на значительно более высоких температурах. Большинство низкотемпературных гомологов гипертермостабильных белков денатурирует при температуре выше 60 °C. Такие гипертермостабильные белки часто имеют промышленную важность, поскольку ускоряют химические реакции при высоких температурах .

Клеточная структура

В клеточной мембране гипертермофилов содержится много насыщенных жирных кислот , обычно образующих C ₄₀ монослой, сохраняющий свою форму при высоких температурах.

Некоторые гипертермофилы

• Methanopyrus kandleri , штамм 116, архея из Аравийско-Индийского хребта , живёт и размножается при 80–122 °C
• , археи из Тихого океана , процветают при 121 °C
• , архея, живущая при 113 °C в гидротермальных источниках Атлантического океана
• , архея, живёт и размножается при 100 °C, впервые обнаружена в Италии около вулканического источника
• , бактерия, процветает при 65–100 °C в Обсидианском пруду, национальный парк Йеллоустоун
• Aquifex aeolicus , бактерия, живёт при 85–95 °C, национальный парк Йеллоустоун

Примечания