Bizitza tenperatura altuko inguruneetan

Ingurunea berezia bada, hau da, beroegia, hezeegia edo gaziegia, izaki bizidun gehienak desagertu egiten direla badakigu. Hala ere, ingurune hauetaz daukagun informazioa eskasa da.

Dena dela, ingurune berezi hauetan izaki bizidun bakar batzuk aurki ditzakegu:

• Ur gazia dagoen lakuetan
• Ur mineral beroak dauden itur-buruetan
• Itsaso sakonetan
• Atmosferako goi aldean
• Sekulan desagertzen ez diren elurretan

Hauetan berezienak dudarik gabe, tenperatura altuko inguruneak ditugu.

Tenperaturaren eragina

Zelularen aktibitatean, tenperatura da eraginik garrantzitsuena duen parametroa.

Planetan zehar tenperatura nahikoa moderatua bada ere, beti aurki ditzakegu tenperatura altuko zonak sumendien inguruetan. 60ºC-tik gora bakterioek bakarrik irauten dute bizirik. Landare eta abere gehienak 37ºC-tik gora desagertu egiten dira. Zenbait ikerlariri izaki bakoitzak zein tenperaturataraino iraun dezakeen jakitea interesgarria iruditzen zitzaion. Horri buruz ikerketa sakonak egin zituen Cohn-ek, eta atera zuen ondoriorik garrantzitsuena hau izan zen:

Tenperatura igo ahala talde taxonomiko osoak desagertu egiten direla.

Ikuspuntu filogenetikotik begiratuz, izaki bizidunak bi motakoak izan daitezke:

• Eukariotoak Æ Nukleoa ondo osatua daukatenak
• Prokariotoak Æ Nukleorik ez daukatenak, hauen adibide bakarra bakterioak izanik.

Ezin dugu 50ºC-tik gora bizi daitekeen izaki bizidun multizelularrik aurkitu.

60ºC-tik gora bizi daitezkeen izakiak termofilo izenaz ezagutzen dira, eta prokariotoak, hau da, bakterioak bakarrik garatzen dira tenperatura hauetan.

Baina prokariotoen artean batzuk bakarrik aurki ditzakegu 60ºC-tik gorako biotopoetan. Gainera tenperatura altuetan bizi diren bakterio batzuk termofilo izateaz gain azidofilo ere badira, hau da, pH baxuetan bizi daitezke.

Bakterio-espezie termofiloena 1982. urtean isolatu zen, Pyrodictium izena eman zitzaiolarik. Bakterio hau 11ºC-tan gara daiteke. Orain dela gutxi arte, izaki bizidunak 100ºC-ko tenperatura arte bakarrik iraun zezaketela uste zen.

Azken urteotan egin diren ikerketen ondorioz 350ºC-ko inguruneak topatu badira ere, izaki bizidunek jasan dezaketen tenperaturarik altuena 110-250ºC bitartean dagoela uste da.

Biotopo geotermiko ezagunenen ikerketa

Ingurune geotermiko naturalak mikroorganismoen ekologia azter-tzeko ingurune aproposak dira.

Mikrobioen ekologia aztertu deneko iturburu epelen pH-a oso baxua da. Azidotasun hau, H ₂ S eta pirita (FeS ₂ ) bezalako sulfuroen oxidazioz sortutako H ₂ SO ₄ -aren formazioari zor zaio.

Sulfuroak oso ugari aurkitzen dira sumendien inguruetan. Sulfuro hauek berehala oxidatzen dira oxigenoa dagoenean. Oxidazio hori espontaneoki ala S (sufrea) oxidatzen duten bakterio batzuen eraginez gerta daiteke. Sufrea oxidatzen duten bakterioen artean SULFOBULUS deiturikoa da arruntena. Sulfobulus hauek ingurune azidotan edo beroetan aurki ditzakegu. Ingurune hauetan arrain gutxi badaude ere, abere txiki batzuk aurki ditzakegu.

Ingurune geotermikoetan bizi diren bakterio termofilo batzuk agente biokimiko garrantzitsuak dira; naturako elementuen zikloan parte hartzen bait dute (sufrearen zikloan adibidez).

Termoegonkortasuna. MIntzaren arazoa

Organismo batek tenperatura altuetan bizirik iraun dezan, garrantzitsuena mintz zelularraren termoegonkortasuna da.

Organismo mesofilo gehienen mintzak tenperatura igotzean berehala disolbatzen dira. Organismo termofiloen kasuan berriz, tenperatura altuetara berotu daitezke, mintzak bere osotasuna galdu gabe.

Mintzaren termoegonkortasunaren oinarriak, ondoan adierazten ditugu. Zelula eukariotoen eta eubakterioen mintza geruza bikoitzez osaturik dago.

Geruza honetan lipidoak txertaturik aurkitzen dira. Lipido hauek bi alderdi dituzte: alderdi bat hidrofoboa eta bestea hidrofiloa da.

Alderdi hidrofiloa zelulatik kanporantz orientaturik aurkitzen da, ura ukituz. Hidrofoboa berriz, barrurantz, barruko ingurunea uretan nahikoa pobrea izanik.

Lipidoz osatutako geruza hau berotzen denean, alderdi hidrofoboak higikor bihurtzen dira, horrela elkarrengandik aldentzen hasten direlarik.

Tenperatura kritiko batetik gora molekulak zeharo banatzen dira, mintza zatituz.

Bakterio termofiloek ordea, beste era batera jokatzen dute tenperaturaren gorakadan.

Dakigunez, mintzaren tenperaturarekiko sentikortasuna lipidoek azido koipetsutan duten proportzioak baldintzatzen du.

Mintzean azido koipetsu asegabeak askoz ere libreago daude. Horregatik hauek askoz ere sentikorragoak dira tenperaturarekiko.

Lipidoak zenbat eta azido koipetsu aseen proportzio handiagoa eduki, mintzaren fusio-tenperatura altuagoa izango da.

Hori dela eta, garbi ikusten da bakterio termofiloetan azido koipetsu aseen proportzioa askoz altuagoa dela.

Zelula ez dago mintz biologikoz bakarrik osatuta; beste osagai makromolekularrez ere bai baizik. Osagai hauek proteinak eta azido nukleikoak dira. Proteinak eta azido nukleikoak konfigurazio espezifikoa dute eta konfigurazio hori mantendu behar dute aktibitatea izatekotan. Makromolekula hauen egitura, molekula bakoitzaren barnean sortzen diren interakzioen menpe aurkitzen da.

Interakzio hauek nahikoa ahulak direnez, erraz hausten dira tenperaturaren eraginez. Hauxe da organismo klasikoetan (hau da, proteinen eta azido nukleikoen kasuan) gertatzen dena.

Azkeneko ikerketek diotenez, termofiloen kasuen molekula barnean sortzen diren interakzio elektrostatikoak direla medio, proteinen egonkortasun termikoa handia da. Azido nukleikoen kasuan ere, bere konformazioa energia baxuko interakzio batzuen bidez mantentzen da. Hauen egonkortasunak tenperaturarekiko menpekotasun handia du.

ADN molekula bi katea osagarriz osatuta dago, biak kateaturik daudelarik. Katea bakoitzean dagoen nukleotido bakoitzak aurrean daukan kateako nukleotidoarekin interakzionatzen du, H (hidrogeno) zubiak osatuz.

Lotura hauek beroaren eraginez apurtu egiten dira, kateak aldendu egiten direlarik. Horrela ADN molekulak bere funtzionaltasuna galtzen du.

Termofiloetan ordea, lotura gehigarri batzuen eraketa dela medio, bere osotasuna ez da apurtzen tenperaturaren eraginez.

Organismo termofiloen etorkizun industriala

Bakterio termofiloak gustora bizi dira Zeelanda Berriko Guaiotapu lakuko ur berotan. Uraren tenperatura 70ºC-koa da.

Organismo termofiloak bi arrazoigatik interesatzen zaizkio Bioteknologiari:

• Baldintza berezitan hazi eta bizirik iraun dezaketelako.
• Bere osagai molekularren egonkortasuna oso garrantzitsua delako.

Organismo termofiloek jakinmin handia sortu dute, tenperatura altuetan lan egin dezaketen entzimak sortzeko gai direlako. Entzima termofilo hauek tenperatura moderatuetan ere entzima konbentzionalak baino egonkorragoak dira. Prozesu industrial bat entzima termofiloz sorturik badago, azkarrago garatuko da zenbat eta ingurune-tenperatura altuagoa izan.

Termofiloen erabilera

Oso erabiliak dira arazgailuetako liseriketa anaerobioetan. Ondoko konposatuak produzitzeko erabiltzen dira:

• Etanola
• Alkoholezko erregaiak
• Azido azetikoa
• Antibiotikoak

Mikroorganismoez gain, beroriek sortzen dituzten entzimek ere garrantzi handia daukate industrian, prozesuen kostuak nabarmenki jaisten dituztelako.