Ein extremophile (von der lateinischen Bedeutung "äußerst" und griechisch Bedeutung "der Liebe") ist ein Organismus, der in physisch oder geochemically äußerste Bedingungen gedeiht, die für den grössten Teil des Lebens auf der Erde schädlich sind. Im Gegensatz können Organismen, die in gemäßigteren Umgebungen leben, mesophiles oder neutrophiles genannt werden. Die Kategoriebezeichnung ist unglücklich, weil sie nach subjektiven Urteilen von zwei Problemen - erstens, der Grad der Abweichung von 'der normalen' Rechtfertigung des Gebrauches von 'äußersten', und zweitens verlangt, ob der Organismus die Umgebung bevorzugt oder es bloß duldet.

In den 1980er Jahren und 1990er Jahren haben Biologen gefunden, dass mikrobisches Leben eine erstaunliche Flexibilität hat, um in äußersten Umgebungen - Nischen zu überleben, die, oder acidic zum Beispiel außerordentlich heiß sind - der zu komplizierten Organismen völlig ungastlich sein würde. Einige Wissenschaftler haben sogar beschlossen, dass Leben auf der Erde in Hydrothermalöffnungen weit unter der Oberfläche des Ozeans begonnen haben kann. Gemäß dem Astrophysiker Dr Steinn Sigurdsson, "Gibt es lebensfähige Bakteriensporen, die gefunden worden sind, dass 40 Millionen Jahre alt auf der Erde sind - und wissen wir, dass sie zur Radiation sehr gehärtet sind."

Die meisten bekannten extremophiles sind Mikroben. Bereichsarchaea enthält berühmte Beispiele, aber extremophiles sind in zahlreichen und verschiedenen genetischen Abstammungen von beiden Bakterien und archaeans da. Außerdem ist es falsch, um den Begriff extremophile zu gebrauchen, um den ganzen archaeans zu umfassen, weil einige mesophilic sind. Keiner ist alle extremophiles einzellig; in ähnlichen Umgebungen gefundene Protostome-Tiere schließen den Wurm von Pompeii, psychrophilic Grylloblattodea (Kerbtiere), Antarktischer krill (ein Krebstier) und Tardigrades (Wasserbären) ein.

Typen

Es gibt viele verschiedene Klassen von extremophiles, die rundum den Erdball, jeden entsprechend der Weise anordnen, wie sich seine Umweltnische von mesophilic Bedingungen unterscheidet. Diese Klassifikationen sind nicht exklusiv. Viele extremophiles fallen unter vielfachen Kategorien und genannt als polyextremophiles. Zum Beispiel sind Organismen, die innerhalb von heißen Felsen tief unter der Oberfläche der Erde leben, sowohl thermophilic als auch barophilic wie Thermococcus barophilus

Acidophile: Ein Organismus mit dem optimalen Wachstum an PH-Niveaus 3 oder unter

Alkaliphile: Ein Organismus mit dem optimalen Wachstum an PH-Niveaus 9 oder über

Anaerobe: Ein Organismus, der Sauerstoff für das Wachstum wie Spinoloricus Cinzia nicht verlangt. Zwei Subtypen bestehen: Fakultative anaerobe und verpflichten anaerobe. Fakultativer anaerobe kann anaerobic und aerobic Bedingung dulden, jedoch würde ein Verpflichten anaerobe in die Anwesenheit von sogar Spur-Niveaus von Sauerstoff sterben.

Cryptoendolith: Ein Organismus, der in mikroskopischen Räumen innerhalb von Felsen wie Poren zwischen gesamten Körnern lebt; diese können auch Endolith, ein Begriff genannt werden, der auch Organismen einschließt, die Risse, aquifers, und Schulden bevölkern, die mit Grundwasser im tiefen Untergrund gefüllt sind.

Halophile: Ein Organismus, der mindestens 0.2M Konzentrationen von Salz (NaCl) für das Wachstum verlangt

Hyperthermophile: Ein Organismus, der bei Temperaturen zwischen 80-122 °C, wie diejenigen gedeihen kann, die in Hydrothermalsystemen gefunden sind

Hypolith: Ein Organismus, der unter Felsen in kalten Wüsten lebt

Lithoautotroph: Ein Organismus (gewöhnlich Bakterien), wessen alleinige Quelle von Kohlenstoff Kohlendioxyd und exergonic anorganische Oxydation (chemolithotrophs) wie Nitrosomonas europaea ist; diese Organismen sind zur abstammenden Energie von reduzierten Mineralzusammensetzungen wie Pyrit fähig, und sind im Geochemical-Radfahren und der Verwitterung der Elternteilgrundlage aktiv, um Boden zu bilden

Metallotolerant: Fähig dazu, hohe Niveaus von aufgelösten schweren Metallen in der Lösung, wie Kupfer, Kadmium, Arsen und Zink zu dulden; Beispiele schließen Eisenplasma sp. und Cupriavidus metallidurans ein

Oligotroph: Ein Organismus, der zum Wachstum in Ernährungs-beschränkten Umgebungen fähig

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Osmophile: Ein Organismus, der zum Wachstum in Umgebungen mit einer hohen Zuckerkonzentration fähig

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Piezophile: Ein Organismus, der optimal am hohen hydrostatischen Druck lebt; üblich im tiefen Landuntergrund, sowie in ozeanischen Gräben

Polyextremophile: Ein Organismus, der sich als ein extremophile unter mehr als einer Kategorie qualifiziert

Psychrophile/Cryophile: Ein Organismus, der zum Überleben, dem Wachstum oder der Fortpflanzung bei Temperaturen von-15 °C oder tiefer seit verlängerten Perioden fähig ist; üblich in kalten Böden, Permafrostboden, Polareis, kaltem Ozeanwasser, und in oder unter alpinem snowpack

Radioresistant: Organismen, die gegen hohe Niveaus der ionisierenden Strahlung, meistens Ultraviolettstrahlung, sondern auch einschließlich Organismen widerstandsfähig sind, die dazu fähig sind, Kernradiation zu widerstehen

Thermophile: Ein Organismus, der bei Temperaturen zwischen 60-80 °C gedeihen kann

Thermoacidophile: Die Kombination von thermophile und acidophile, die Temperaturen von 70-80 °C und pH zwischen 2 und 3 bevorzugen

Xerophile: Ein Organismus, der in äußerst trockenen, austrocknenden Bedingungen wachsen kann; dieser Typ wird von den Boden-Mikroben der Atacama-Wüste veranschaulicht

In astrobiology

Astrobiology ist das Feld, das mit sich formenden Theorien, wie panspermia, über den Vertrieb, die Natur und die Zukunft des Lebens im Weltall betroffen ist. Darin arbeiten mikrobische Ökologen, Astronomen, planetarische Wissenschaftler, geochemists, Philosophen und Forscher konstruktiv zusammen, um die Suche nach Leben auf anderen Planeten zu führen. Astrobiologists interessieren sich besonders für das Studieren extremophiles, weil viele Organismen dieses Typs zum Überleben in Umgebungen fähig sind, die denjenigen ähnlich sind, die gewusst sind, auf anderen Planeten zu bestehen. Zum Beispiel kann Mars Gebiete in seinem tiefen unterirdischen Permafrostboden haben, der endolith Gemeinschaften beherbergen konnte. Der unterirdische Wasserozean von Mond von Jupiter Europa kann Leben besonders an Hypothese aufgestellten Hydrothermalöffnungen am Ozeanboden beherbergen.

Neue Forschung, die auf extremophiles in Japan ausgeführt ist, ist mit einer Vielfalt von Bakterien einschließlich Escherichia coli und Parakokke denitrificans verbunden gewesen, Bedingungen des äußersten Ernstes unterworfen seiend. Die Bakterien wurden kultiviert, während sie in einer Ultrazentrifuge mit hohen Geschwindigkeiten entsprechend 403,627mal "g" (die normale Beschleunigung wegen des Ernstes) rotieren gelassen worden sind. Parakokke denitrificans war eine der Bakterien, die nicht nur Überleben sondern auch robustes Zellwachstum unter diesen Bedingungen der Hyperbeschleunigung gezeigt haben, die gewöhnlich nur in kosmischen Umgebungen, solcher als auf sehr massiven Sternen oder in den Stoß-Wellen von Supernova gefunden werden. Analyse hat gezeigt, dass die kleine Größe von prokaryotic Zellen für das erfolgreiche Wachstum unter dem Hyperernst notwendig ist. Die Forschung hat Implikationen auf der Durchführbarkeit von panspermia.

Kürzlich, am 26. April 2012, haben Wissenschaftler berichtet, dass Flechte überlebt hat und bemerkenswerte Ergebnisse auf der Anpassungskapazität der photosynthetischen Tätigkeit innerhalb der Simulierungszeit von 34 Tagen unter Marsbedingungen in Mars Simulation Laboratory (MSL) gezeigt hat, das durch das deutsche Raumfahrtzentrum (DLR) unterstützt ist.

Beispiele

Neue Subtypen werden identifiziert, und schließlich setzt die Unterkategorie-Liste für extremophiles fort, darauf zu wachsen. Zum Beispiel: Mikrobisches Leben lebt im flüssigen Asphalt-Seewurf-See. Forschung zeigt an, dass extremophiles den Asphalt-See in Bevölkerungen bewohnen, die sich zwischen 10 bis 10 Zellen/Gramm erstrecken. Ein anderes Beispiel: Bis jetzt war Bor-Toleranz bekannt, aber starker Borophile war in Bakterien, jetzt mit der Isolierung des Bazillus boroniphilus unbekannt, borophiles ist unter der Diskussion gekommen. Das hilft im Verstehen der Mechanismen sowohl der Bor-Giftigkeit als auch des Bor-Mangels.

Industriegebrauch

Der thermoalkaliphilic catalase, der die Depression von Wasserstoffperoxid in Sauerstoff und Wasser beginnt, wurde von einem Organismus, Thermus brockianus isoliert, der im Yellowstone Nationalpark durch Idaho Nationale Laborforscher gefunden ist. Der catalase funktioniert über eine Temperaturreihe von 30°C bis über 94°C und eine PH-Reihe von 6-10. Dieser catalase ist im Vergleich zu anderem catalases bei hohen Temperaturen und pH äußerst stabil. In einer vergleichenden Studie hat der T. brockianus catalase ein halbes Leben von 15 Tagen an 80°C und pH 10 ausgestellt, während ein catalase auf Aspergillus zurückzuführen gewesen ist, hatte Niger ein halbes Leben von 15 Sekunden unter denselben Bedingungen. Der catalase wird Anwendungen für die Eliminierung von Wasserstoffperoxid in Industrieprozessen wie Fruchtfleisch und Papierbleiche, Textilbleiche, Nahrungsmittelpasteurisierung und Oberflächenentgiftung des Nahrungsmittelverpackens haben.

DNA-Ändern-Enzyme wie Taq-DNA polymerase und einige Bazillus-Enzyme, die in der klinischen Diagnostik und Stärke-Verflüssigung verwendet sind, werden gewerblich von mehreren Biotechnologie-Gesellschaften erzeugt.

Weiterführende Literatur

Links

• Äußerste Umgebungen - Wissenschaftsausbildungsquellenzentrum
• Extremophile Forschung
• Eukaryotes in äußersten Umgebungen
• Das Forschungszentrum von Extremophiles
• Die Enzyklopädie von DaveDarling von Astrobiology, Astronomie und Spaceflight
• Die internationale Gesellschaft für Extremophiles
• Idaho nationales Laboratorium