Mikroorganismo termofiloak

1994/11/01 Lasa Uzkudun, Iñigo Iturria: Elhuyar aldizkaria

Biologia

Mikroorganismoen trebetasunik harrigarriena, izaki bizidun gehienek ez bezala pH, tenperatura, gazitasun edo presio berezia duten inguruneetan bizitzeko ahalmena da. Hauetan guztietan tenperatura da molekulen eta egitura biologikoen funtzionaltasunerako mugarik estuenak ezartzen dituena.

Sakon ikertu diren organismo gehienak tenperatura moderatuetara (15-40 °C-ra) egokituak daude, eta gainera tenperatura-muga estu hauetatik kanpo bizitzeko gaitasuna galdu egiten dute. Eukariotoen taldeko organismo gehienak (salbuespen berezi batzuk izan ezik) dira horrelakoak eta “mesofilo” izena dute.

Thermus thermophilus HB8 bakterioa. Marraren azpian bakterio-poltsak ikusten dira. Poltsa hauek azaleko proteina baten mutazioz sortzen dira. Mutazio hau injinerutza genetikoaren bidez lortu da laborategian.

Badira lurrean tenperatura handiko ingurune natural batzuk. Hauek giro honetan bizi eta gainera garatzeko tenperatura handia behar duten organismo prokariotoen aukeraketa egin dute. Tenperatura handikoen baitan ondokoak bereiz ditzakegu: mikroorganismo termofilo moderatuak (45-50 °C), muturreko termofiloak (65-90 °C) eta hipertermofiloak (bizitzeko 90 °C-tik gora behar dutenak). Arrazoi ezezagunak medio, bakterio hipertermofiloen taldea Arkeobakterioz bakarrik osaturik dago. Muturreko termofiloen taldean berriz, Arkeobakterioez gain Eubakterioak ere badaude.

Mikroorganismo termofiloak aurkitu zirenean, galdera hau sortu zen: non dago bizitzaren tenperaturarekiko muga? Thomas Brock-ek, mikroorganismo termofiloen aurkitzaileak, zelulak sistema kimiko urtsuak izanik, bizitza ura likido-egoeran mantentzen deneko giroetara mugatuko litzatekeela zioen. Hala ere, itsaspean aurkitu dira 250 °C-ko habitatak, bizitzarik gabekoak, aurreko hipotesia zalantzan jarriz. Gaur egun 110 °C-tik gora ez dago bizitzaren arrastorik, eta 150-160 °C-tik gora molekula biologikoak egonkorrak ez direnez, bizitzaren mugak aurkitutakoak baino handiagoak ez direla izango pentsa daiteke.

Ba ote dago mikroorganismo hauek hain tenperatura handietan garatzeko arrazoi fisiologiko edo biokimikorik? Edo beste era batera esanda, zertan oinarritzen da mikroorganismo termofiloen termoegonkortasuna? Hasieran mikroorganismoaren mintzak isola zezakeela pentsatzen zen, bere funtzio metaboliko guztiak mikroorganismo mesofiloen tenperatura berdintsuan eginez. Berehala baztertu zen teoria hori, mikroorganismoen sistema entzimatiko guztiak garatzen direneko tenperatura berdintsuan funtziona dezaketela ikusita. Gero zitoplasman osagai zelularrak termoegonkortzeko substantzia batzuk bazirela pentsatu zen. Gaur egun badakigu, mikroorganismo termofiloen zitoplasman termoegonkortzaile ugari dela (poliamina, termina, espermidina, espermina), baina hala eta guztiz ere, termoegonkortasunaren arrazoia osagai zelular bakoitzaren izaeran datza.

Entzima termoegonkorren aplikazio industrialak

Bioteknologikoki, mikroorganismo termofiloen ezaugarririk garrantzitsuena mikroorganismo mesofiloak baino askoz tenperatura handiagoetan erreakzio biokimikoak katalizatzen dituzten entzimak sortzea da. Entzima termoegonkorren erabileraren industri mailako abantaila batzuk lehen taulan daude labur emanda.

Hala eta guztiz ere, zenbait prozesutan substraturen batek egonkortasunik ez duelako ezin da horrelako entzimarik erabili. Arazo hau sarritan gertatzen da industria farmazeutikoan erreakzioen osagarri gehienak termosentikorrak direlako. Entzima termoegonkorren erabilpenaren desegokitasun nagusiak 2. taulan jasotzen dira.

Termofiliaren abantailak handiak izan arren, oraingoz gutxi ikertuta daude. Horregatik, prozesu industrial askotan entzima termofilo alternatiboak ezagutzen ez direlako, entzima mesofiloak erabiltzen dira. Hala eta guztiz ere, zenbait prozesutan entzima termoegonkorrak erabiltzea ezinbestekoa da. Adibide batzuk 3. taulan agertzen dira.

Thermus aquaticus , mikroorganismo termofilotik sortutako DNA polimerasak (Taq polimerasak), PCR (Polimerase Chain Reaction) izeneko teknika garatzea posible egin du. Teknika honek biologia molekularraren arloan izan duen garrantzia ezinbestekoa denez, bere sortzaile izan den Kary Mulliser-i 1993an medikuntzako Nobel saria ematea ez da harritzekoa. Teknika hau sortu den bezala, mikroorganismo termofiloak gehiago ezagutzen diren neurrian aplikazio berriak ere sortzen joango dira.