Halophiles sind extremophile Organismen, die in Umgebungen mit sehr hohen Konzentrationen von Salz gedeihen. Der Name kommt aus dem Griechen für "das Salz-Lieben". Während der Begriff vielleicht meistenteils auf einen ins Gebiet von Archaea eingeteilten halophiles angewandt wird, gibt es auch bakteriellen halophiles und einen eukaryota wie die Alge Dunaliella salina. Einige wohl bekannte Arten geben eine rote Farbe von Carotenoid-Zusammensetzungen ab. Solche Arten enthalten das photosynthetische Pigment bacteriorhodopsin. Halophiles werden gering, gemäßigt oder äußerst durch das Ausmaß ihres halotolerance kategorisiert. Halophiles kann überall mit einer Konzentration von Salz gefunden werden, das fünfmal größer ist als die Salz-Konzentration des Ozeans, wie der Große Salz-See in Utah, See von Owens in Kalifornien, dem Toten Meer, und in Eindampfungsteichen.

Lebensstil

Hoher Salzgehalt vertritt eine äußerste Umgebung, an die relativ wenige Organismen im Stande gewesen sind, sich anzupassen und zu besetzen. Der grösste Teil von halophilic und alle halotolerant Organismen geben Energie aus, Salz von ihrem Zytoplasma auszuschließen, um Protein-Ansammlung ('Einpökeln') zu vermeiden. Um die hohen Salzgehalte zu überleben, verwenden halophiles zwei sich unterscheidende Strategien, Trocknung durch die osmotische Bewegung von Wasser aus ihrem Zytoplasma zu verhindern. Beide Strategien arbeiten durch die Erhöhung des inneren osmolarity der Zelle. Im ersten (der von der Mehrheit von Bakterien, einem archaea, Hefe, Algen und Fungi verwendet wird) werden organische Zusammensetzungen im Zytoplasma angesammelt - diese osmoprotectants sind als vereinbarer solutes bekannt. Diese können aufgebaut oder von der Umgebung angesammelt werden. Die allgemeinsten vereinbaren solutes sind neutral oder zwitterionic und schließen Aminosäuren, Zucker, polyols, betaines und ectoines, sowie Ableitungen von einigen dieser Zusammensetzungen ein.

Die zweite, radikalere, Anpassung schließt den auswählenden Zulauf des Kaliums (K) Ionen ins Zytoplasma ein. Diese Anpassung wird auf gemäßigt halophilic Bakterienordnung Halanerobiales, äußerst halophilic archaeal Familie Halobacteriaceae und äußerst halophilic Bakterie Salinibacter ruber eingeschränkt. Die Anwesenheit dieser Anpassung in drei verschiedenen Entwicklungsabstammungen deutet konvergente Evolution dieser Strategie an, es unwahrscheinlich seiend, eine alte Eigenschaft zu sein, hat in nur gestreuten Gruppen oder durch die massive seitliche Genübertragung behalten. Der primäre Grund dafür besteht darin, dass die komplette intrazelluläre Maschinerie (Enzyme, Strukturproteine, usw.) an hohe Salz-Niveaus angepasst werden muss, wohingegen in der vereinbaren solute Anpassung wenig oder keine Anpassung zu intrazellulären Makromolekülen - tatsächlich erforderlich ist, handeln die vereinbaren solutes häufig als allgemeinere Betonung protectants sowie gerade osmoprotectants.

Von besonderer Wichtigkeit sind der äußerste halophiles oder haloarchaea (häufig bekannt als halobacteria), eine Gruppe von archaea, die mindestens eine 2-M-Salz-Konzentration verlangen und gewöhnlich in gesättigten Lösungen (ungefähr 36 % w/v Salze) gefunden werden. Das sind die primären Einwohner von Salz-Seen, Binnenmeeren und verdampfenden Teichen des Meerwassers wie die deap Salinen, wo sie die Wassersäule und Bodensätze helle Farben leicht färben. Mit anderen Worten werden sie am wahrscheinlichsten zugrunde gehen, wenn sie zu etwas anderem ausgestellt werden als eine sehr hohe Konzentration Salz-bedingte Umgebung. Diese prokaryotes verlangen Salz für das Wachstum. Die hohe Konzentration von NaCl in ihrer Umgebung beschränkt die Verfügbarkeit von Sauerstoff für die Atmung. Ihre Zellmaschinerie wird an hohe Salz-Konzentrationen dadurch angepasst, Aminosäuren auf ihren Oberflächen beladen zu haben, die Retention von Wassermolekülen um diese Bestandteile erlaubend. Sie sind heterotrophs, die normalerweise durch Aerobic-Mittel atmen. Die meisten halophiles sind unfähig, außerhalb ihrer Eingeborener-Umgebung des hohen Salzes zu überleben. Tatsächlich sind viele Zellen dass, wenn gelegt, in destilliertes Wasser sie sofort lyse von der Änderung in osmotischen Bedingungen so zerbrechlich.

Sie sind chemoheterotrophs, mit dem Licht für die Energie und das Methan als eine Kohlenstoff-Quelle. Sie können entweder in aerobic oder in anaerobic Bedingungen sein.

Haloarchaea, und besonders die Familie sind Halobacteriaceae Mitglieder des Gebiets Archaea, und umfassen die Mehrheit der prokaryotic Bevölkerung in Hypersalzumgebungen. Es gibt zurzeit 15 anerkannte Klassen in der Familie. Die Bereichsbakterien (hauptsächlich Salinibacter ruber) können bis zu 25 % der prokaryotic Gemeinschaft umfassen, aber sind allgemeiner ein viel niedrigerer Prozentsatz der gesamten Bevölkerung. Zuweilen kann die Alge Dunaliella salina auch in dieser Umgebung wuchern.

Eine verhältnismäßig breite Reihe von taxa ist von der Saline crystalliser Teiche einschließlich Mitglieder der folgenden Klassen isoliert worden: Haloferax, Halogeometricum, Halococcus, Haloterrigena, Halorubrum, Haloarcula und Familien von Halobacterium (Oren 2002). Jedoch sind die lebensfähigen Zählungen in diesen Kultivierungsstudien klein gewesen, wenn im Vergleich zu Gesamtzählungen, und die numerische Bedeutung von diesen isoliert, ist unklar gewesen. Nur kürzlich hat es werden möglich, die Identität und den Verhältnisüberfluss an Organismen in natürlichen Bevölkerungen normalerweise mit PCR-basierten Strategien zu bestimmen, die 16 kleine Subeinheit ribosomal Ribonukleinsäure (16 rRNA) Gene ins Visier nehmen. Während verhältnismäßig wenige Studien dieses Typs durchgeführt worden sind, weisen Ergebnisse von diesen darauf hin, dass einige der am meisten sogleich isolierten und studierten Klassen in in - situ Gemeinschaft nicht tatsächlich bedeutend sein können. Das wird in Fällen wie die Klasse Haloarcula gesehen, der, wie man schätzt, weniger als 0.1 % in der situ Gemeinschaft zusammensetzt, aber allgemein in Isolierungsstudien erscheint.

Genomic und proteomic Unterschrift von halophiles

Der vergleichende genomic und die proteomic Analyse haben gezeigt, dass es verschiedene molekulare Unterschriften für die Umweltanpassung von halophiles gibt. Am Protein-Niveau werden die halophilic Arten durch niedrigen hydrophobicity, Überdarstellung von acidic Rückständen, underrepresentation Cys, niedrigerer Neigungen zur Spirale-Bildung und höherer Neigungen zur Rolle-Struktur charakterisiert. Es ist auch offensichtlich, dass der Kern dieser Proteine wie DHFR weniger hydrophob ist, der, wie man fand, schmaleren β-strands hatte

Am DNA-Niveau stellen die halophiles verschiedenen dinucleotide und codon Gebrauch aus.

Beispiele

Halobacterium ist eine Gruppe von Archaea, die eine hohe Toleranz für Hochniveaus des Salzgehalts haben. Einige Arten von halobacteria haben acidic Proteine, die den Denaturieren-Effekten von Salzen widerstehen. Halococcus ist eine spezifische Klasse der Familie Halobacterium.

Einige Hypersalzseen sind ein Habitat zu zahlreichen Familien von halophiles. Zum Beispiel, die Makgadikgadi Pfannen in Botswana ist ein riesengroßer hoher Saisonsalzgehalt-Wasserkörper, der halophilic Arten innerhalb der Kieselalge-Klasse Nitzschia in der Familie Bacillariaceae sowie Arten innerhalb der Klasse Lovenula in der Familie Diaptomidae manifestiert. Der See von Owens in Kalifornien enthält auch eine große Bevölkerung der halophilic Bakterien Halobacterium halobium.

Die Gärung von salzigen Nahrungsmitteln (wie Sojasoße, chinesische in Gärung gebrachte Bohnen, gesalzener Kabeljau, gesalzene Sardellen, Sauerkraut usw.) schließt häufig halobacteria, entweder als wesentliche Zutaten oder als zufällige Verseuchungsstoffe ein. Ein Beispiel ist Chromohalobacter beijerinckii, der in gesalzenen Bohnen gefunden ist, die im Salzwasser und im gesalzenen Hering bewahrt sind. Tetragenococcus halophilus wird in gesalzenen Sardellen und Sojasoße gefunden.

Siehe auch

• Biosalinity
• Halotolerance

Allgemeine Verweisungen

• DasSarma, S. und P. DasSarma 2006. Halophiles, Enzyklopädie von Lebenswissenschaften, Wiley, London.
• Madigan, Michael T. und Barry L. Narrs, "Extremophiles" Wissenschaftlicher Amerikaner, April 1997: 82-88.

Außenverbindungen

• HaloArchaea.com
• Important Groups von Prokaryotes - Kenneth Todar
• Astrobiology: Extremophiles-Leben in äußersten Umgebungen