La vie dans les milieux à haute température

1990/03/01 Urdanpilleta Iraola, Maxux Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia

Si le milieu est spécial, c'est-à-dire trop chaud, trop humide ou trop salé, nous savons que la plupart des êtres vivants disparaissent. Cependant, les informations disponibles sur ces environnements sont rares.

Cependant, dans ces environnements uniques, nous pouvons trouver quelques êtres vivants:

• Lacs avec eau salée
• En têtes d'aveugle avec eaux minérales chaudes
• Dans des mers profondes
• Haute atmosphère
• Dans la neige qui ne disparaissent jamais

Sans aucun doute, les plus uniques sont les zones à haute température.

Influence de la température

La température est le paramètre qui influe le plus sur l'activité de la cellule.

Bien que la température le long de la planète soit modérée, nous trouvons toujours des zones à haute température à proximité des volcans. Seules les bactéries survivent à plus de 60ºC. La plupart des plantes et des animaux disparaissent au-dessus de 37ºC. À quelques chercheurs il a semblé intéressant de savoir jusqu'à quelle température chaque être peut durer. En ce sens, Cohn a fait des études approfondies et la conclusion la plus importante qu'il a obtenue était:

À mesure que la température augmente, les groupes taxonomiques complets disparaissent.

Du point de vue phylogénétique, les êtres vivants peuvent être de deux types:

• Eucariotes Règle
• Les procaryotes Ce qui n'a pas de noyau, dont le seul exemple sont les bactéries.

Nous ne pouvons pas trouver des êtres vivants multicirculaires qui dépassent 50ºC.

Les êtres vivants qui peuvent dépasser les 60ºC sont connus comme des thermofilles et des procaryotes, c'est-à-dire que seules des bactéries se développent à ces températures.

Mais parmi les procaryotes nous ne pouvons trouver que quelques biotopes supérieurs à 60ºC. En outre, certaines bactéries qui vivent à des températures élevées ne sont pas seulement des thermofides mais aussi des acidophiles, c'est-à-dire peuvent vivre à pH bas.

L'espèce bactérienne la plus thermofilique a été isolée en 1982, lui donnant le nom de Pyrodictium. Cette bactérie peut se développer à 11ºC. Jusqu'à récemment, on pensait que les êtres vivants pouvaient seulement résister jusqu'à 100ºC.

Bien que les recherches menées ces dernières années aient donné lieu à des environnements de 350 °C, la température la plus élevée pouvant supporter les êtres vivants est comprise entre 110 et 250 °C.

Étude des biotopes géothermiques les plus connus

Les médias géothermiques naturels sont un moyen idéal pour étudier l'écologie des micro-organismes.

Le pH des sources tempérées dans lesquelles l'écologie microbienne a été étudiée est très faible. Cette acidité est due à la formation de H ₂ SO ₄ produite par oxydation de sulfures comme H ₂ S et de pyrite (FeS 2 ).

Les sulfures sont très abondantes à proximité des volcans. Ces sulfures s'oxydent rapidement en présence d'oxygène. Cette oxydation peut être due à des bactéries qui oxydent spontanément ou S (soufre). Parmi les bactéries qui oxydent le soufre, le plus commun est le SULFOBULUS. Ces sulfobulus peuvent être trouvés dans les médias acides ou chauds. Dans ces zones il y a peu de poissons, mais nous pouvons trouver quelques petits animaux.

Certaines bactéries thermiques qui vivent dans des milieux géothermiques sont d'importants agents biochimiques, car ils participent au cycle des éléments de la nature comme celui du soufre.

Thermostabilité. Problème Internet

Pour qu'un organisme survive à des températures élevées, le plus important est la thermostabilité de la membrane cellulaire.

La plupart des organismes mesophiles présentent des membranes qui se dissolvent rapidement en augmentant la température. Dans le cas des organismes thermiques, ils peuvent être chauffés à haute température sans que la membrane perde son intégrité.

Les bases de la thermostabilité de la membrane sont indiquées ci-dessous. La membrane des cellules eucariotes et eubacées est formée de deux couches.

Dans cette couche sont incorporés les lipides. Ces lipides ont deux aspects: l'un est hydrophobe et l'autre est hydrophile.

La partie hydrophile est orientée dehors de la cellule touchant l'eau. L'hydrophobe à l'intérieur, avec un milieu intérieur relativement pauvre en eau.

Lorsque cette couche formée de lipides est chauffée, les parties hydrophobes deviennent mobiles, commençant ainsi à se séparer.

À partir d'une température critique, les molécules sont complètement séparées en divisant la membrane.

Cependant, les bactéries thermiques se comportent autrement dans l'augmentation de la température.

On sait que la sensibilité à la température de la membrane est conditionnée par la proportion des lipides en acides gras.

Les acides gras insaturés dans la membrane sont beaucoup plus libres. Ils sont donc beaucoup plus sensibles à la température.

Une plus grande proportion d'acides gras saturés, une plus grande température de fusion de la membrane.

Par conséquent, il est observé que dans les bactéries thermiques la proportion d'acides gras saturés est beaucoup plus élevée.

La cellule n'est pas composée uniquement de membranes biologiques, mais aussi d'autres composants macromoléculaires. Ces ingrédients sont des protéines et des acides nucléiques. La protéine et l'acide nucléique ont une configuration spécifique qu'ils doivent maintenir s'ils ont l'activité. La structure de ces macromolécules dépend des interactions qui se produisent à l'intérieur de chaque molécule.

Ces interactions sont relativement faibles et facilement brisées par la température. C'est le cas des organismes classiques (c'est-à-dire des protéines et des acides nucléiques).

Les dernières études indiquent que les interactions électrostatiques qui se produisent à l'intérieur de la molécule des cas de thermostats rendent la stabilité thermique des protéines élevée. Dans le cas des acides nucléiques, leur formage est maintenu par des interactions à faible énergie. Sa stabilité est très dépendante de la température.

La molécule d'ADN est formée de deux chaînes auxiliaires, toutes deux enchaînées. Chaque nucléotide présent dans chaque chaîne interagit avec le nucléotide de la chaîne qui le précède en formant des ponts H (hydrogène).

Ces liaisons se cassent par la chaleur, en séparant les chaînes. Ainsi, la molécule d'ADN perd sa fonctionnalité.

Dans les thermostats, cependant, en raison de la formation de jonctions supplémentaires, leur intégrité ne se casse pas en raison de la température.

Avenir industriel des organismes thermiques

Les organismes thermophiles intéressent la biotechnologie pour deux raisons:

• Parce qu'ils peuvent grandir et survivre dans des conditions spéciales.
• Parce que la stabilité de ses composants moléculaires est très importante.

Les organismes thermiques ont créé une grande curiosité parce qu'ils sont capables de produire des enzymes qui peuvent fonctionner à des températures élevées. Ces enzymes thermiques sont plus stables que les enzymes conventionnelles à des températures modérées. Si un processus industriel est constitué d'enzymes thermiques, son développement sera plus rapide plus la température ambiante.

Utilisation de thermofides

Ils sont très utilisés dans les plaques anaérobies des épurateurs. Ils sont utilisés pour la production des composés suivants:

• Éthanol
• Carburants alcooliques
• Acide acétique
• Antibiotiques

Outre les microorganismes, les enzymes qu'ils produisent ont une grande importance dans l'industrie, car ils réduisent considérablement les coûts des processus.