Drobnoustroje środowisk
ekstremalnych –
charakterystyka i znaczenie
Stanisław Błażejak
Warszawa 2007
Drobnoustroje środowisk
ekstremalnych –
charakterystyka i znaczenie
Stanisław Błażejak
Warszawa 2007
Ekstremofile
Ekstremofile
Organizmy tolerujące lub wymagające do życia skrajnych
warunków środowiskowych,
W większości ekstremofile to organizmy jednokomórkowe
należące do królestwa Archaea (Archaebacteria). Wśród
drobnoustrojów ekstremofilnych znajdują się również
bakterie właściwe (Eubacteria) oraz niektóre organizmy
eukariotyczne (drożdże i pleśnie) – wg systematyki C.
Woese’a,
Podstawą określenia podobieństwa między organizmami
wg Woese’a jest sekwencja DNA kodującego rRNA (16S
rRNA dla prokariotów i 18S rRNA dla eukariotów)
Filogenetyczny podział organizmów wg C.
Filogenetyczny podział organizmów wg C.
Woese’a
Woese’a
Domena
Domena
Archaea
Archaea
Osobna grupa bakterii, która pojawiła się na Ziemi
przeszło 3,5 mld lat temu o nieco innej morfologii niż
Eubacteria (inna budowa rRNA, błony cytoplazmatycznej
– fosfolipidy zbudowane z L-glicerolu, zamiast z D-
glicerolu, brak typowej mureiny w strukturach ściany
komórkowej, różnice w transkrypcji, translacji i replikacji
DNA), która obejmuje:
Euryarchaeota,
Crenarchaeota,
Korarchaeota
Euryarchaeota
Euryarchaeota
Metanogeny
– bakterie występujące w środowiskach beztlenowych
(anaeroby): bagna, nawóz, ścieki, żwacz. Są chemoautotrofami,
wykorzystują wodór jako źródło elektronów do redukcji dwutlenku
węgla
(produktem
reakcji
jest
metan).
Dotychczas
zsekwencjonowano genomy dwóch metanogenów: Methanococcus
janashii i Methanobacterium thermoautotrophicum.
Halofile
– znalezione w Morzu Martwym i Great Salt Lake (USA).
Utrzymują równowagę osmotyczną przez zwiększenie stężenia soli
w komórkach.
Termoacidofile
– żyją w temp. 50-100˚C oraz niskim pH. Większość
gatunków utlenia siarkę. Mogą być aerobami lub anaerobami,
występują w gorących źródłach i podwodnych kominach
geotermalnych w miejscach styku płyt tektonicznych.
Crenarchaeota
Crenarchaeota
Są to przede wszystkim hipertermofile, żyją w temp. 80-
120˚C, niektóre nie rosną w temp. poniżej 80˚C (Pyrococcus
furiosus, Pyrolobus fumarii), często wymagają kwaśnego
środowiska.
Chemoorganotrofy
lub
chemolitoautotrofy,
anaeroby obligatoryjne lub fakultatywne, aeroby. Metabolizm
większości gatunków opiera się na redukcji siarki. Dotychczas
zsekwencjonowano genom Aeropyrum pernix.
Korarchaeota
Korarchaeota
Istnienie tego typu Archaea zasugerowano w 1996 r. Bakterie
izolowano z gorących źródeł Yellowstone, jednak nie udało się
ich hodować w warunkach laboratoryjnych.
Podział ekstremofili w zależności od
Podział ekstremofili w zależności od
środowiska wzrostu:
środowiska wzrostu:
Acidofile
– drobnoustroje środowisk kwaśnych,
Alkalofile
– drobnoustroje środowisk zasadowych,
Anaeroby
– drobnoustroje środowisk beztlenowych,
Barofile
– drobnoustroje bytujace w środowiskach wysokiego
ciśnienia hydrostatycznego,
Halofile
– drobnoustroje środowisk silnie zasolonych
Metalotoleranty
– drobnoustroje środowisk o wyskiej koncentracji
metali ciężkich (kadm, rtęć, ołów, cynk, miedź, arsen…),
Psychrofile
– drobnoustroje wymagające do wzrostu niskiej temp.,
Termofile
– drobnoustroje wymagające do wzrostu wysokiej temp.,
Radiooporne
– drobnoustroje rozwijające się w środowisku o silnym
promieniowaniu jonizującym.
Przykłady występowania ekstremofili w
Przykłady występowania ekstremofili w
różnych ekosystemach
różnych ekosystemach
Wysokie temp.
- Pyrolobus fumarii - kominy geotermalne - 113˚C
(brak wzrostu < 90˚C),
Niskie temp.
- Bacillus TA41- Ocean Antarktyczny - 4˚C,
Wysokie ciśnienie
Methanococcus janashii - głębokie i gorące
źródła oceaniczne - 85˚C, 250 atm.,
Wysokie pH
- Clostridium paradoxum - ścieki - pH > 10,0,
Niskie pH
- Metallosphaera sedula - wody kopalniane - pH < 2,0,
Wysokie zasolenie
Halobacterium halobium - słone wody - 30%
NaCl
Termofile
Termofile
Termofile
to drobnoustroje o wysokiej optymalnej temp.
wzrostu (powyżej 45˚C),
Hipertermofile
to drobnoustroje o optymalnej temp.
wzrostu powyżej 80˚C.
Większość drobnoustrojów o wysokiej optymalnej temp.
wzrostu to bakterie G(+) i prztrwalnikujące (Bacillus i
Clostridium).
Występują
także
wśród
rodzajów:
Streptococcus, Enterococcus, Staphylococcus, Sarcina i
Lactobacillus,
Znane
są
również
termofilne
promieniowce
(Thermomonospora
i Thermoactinomyces) oraz termofilne gatunki grzybów:
Absidia ramosa i Aspergillus fumigatus
Termofile - występowanie
Termofile - występowanie
Gorące źródła (30-80˚C),
Miejsca nagrzewane słońcem (skały, powierzchnie liści, ściółka
leśna – 60-70˚C),
Samozagrzewająca się biomasa organiczna - termogeneza (70-
90˚C),
Głębiny oceanów z gorącymi prądami (powyżej 100˚C),
Wyloty wulkanów (ok. 115˚C),
Wyloty kominów geotermalnych (do 430˚C),
Gleby rejonów pustynnych
Woda podgrzewana dla potrzeb przemysłu i gospodarstw
domowych (55-80˚C),
Ochładzające się wody z procesów technologicznych (30-90˚C),
Termofile – poszukiwanie nowych gatunków w
Termofile – poszukiwanie nowych gatunków w
niezbadanych niszach ekologicznych
niezbadanych niszach ekologicznych
Naturalne nisze ekologiczne
– powierzchnie nagrzewanych słońcem
drzew, powierzchnie liści, kwiatostany roślin, powierzchnie owadów,
przechowywana melasa, nagrzewane słońcem zbiorniki wodne, dna
mórz i oceanów zwierające wodę o podwyższonym zasoleniu,
Siedliska antropogeniczne
– instalacje elektryczne, przewody
wysokiego napięcia i ich otoczenie (gleba), nagrzewające się
podczas ruchu systemy paliwowe samolotów, izolacje budynków,
gorąca woda wodociągowa, asfalt i nawierzchnie dróg.
Badania nad termofilami skupione są w ośrodkach w strefie klimatu
gorącego
(Indie,
Brazylia,
Australia,
kraje
arabskie),
środziemnomorskiego (Włochy, Francja), a także USA, Rosja,
Kanada, Wielka Brytania.
Termofile – czynniki warunkujące oporność na wysoką
Termofile – czynniki warunkujące oporność na wysoką
temperaturę
temperaturę
Oporność na inaktywację termiczną białek enzymatycznych i
strukturalnych termofili wynika z:
Specyficznej struktury białek (silne upakowanie hydrofobowego
rdzenia),
Oligomeryzacji białek (białka będące monomerami u termofili
bardzo często występują jako dimery, których energia dysocjacji i
denaturacji jest o wiele wyższa niż u mezofili),
Immobilizacji końców karboksylowych i aminowych, co utrudnia
rozwijanie łańcuchów białka,
Odpowiedniego składu błony cytoplazmatycznej – lipidy o wyższej
temp. topnienia oraz więcej kwasów tłuszczowych nasyconych w
porównaniu z lipidami mikroorganizmów ciepłolabilnych,
Szybkiego metabololizmu – przyspieszona resynteza t-RNA
w przypadku rozkładu lub inaktywacji termicznej (skuteczne
systemy naprawcze)
Termofile – czynniki warunkujące oporność na
Termofile – czynniki warunkujące oporność na
wysoką temperaturę
wysoką temperaturę
Obecność białek szoku cieplnego
Hsp60 (heat shock protein)
Synteza
białek
szoku
jest
zjawiskiem
powszechnym
występującym
u prokariotów i eukariotów. Białka te nazwano białkami szoku
termicznego,
ponieważ
pierwszym
zidentyfikowanym
czynnikiem środowiska, który wywoływał ich biosyntezę była
podwyższona temperatura. Białka szoku powstają również pod
wpływem,
metali
(np. metalotioneiny i fitochelatyny), wolnych rodników oraz
innych trucizn.
Uważa się, że białka szoku stają się białkami opiekuńczymi
wobec innych białek pełniących ważne funkcje życiowe,
chroniąc
je
przed
utratą
aktywności
pod
wpływem
niekorzystnych zmian w środowisku.
Klasy białek Hsp
Klasy białek Hsp
Hsp 25
– najmniejsze białka opiekuńcze (20-30 kDa); mają za
zadanie wiązanie białek, tak by nie dopuścić do ich agregacji,
Hsp 60
– głównym przedstawicielem jest białko GroEL występujące w
komórkach E. coli – typowe białko szoku termicznego, którego
zawartość w komórkach wzrasta w odpowiedzi na podwyższoną
temperaturę,
Hsp 70
– wspomagają białka opiekuńcze innych klas,
Hsp 90
– rozpoznają i wiążą białka w stanach nienatywnych,
zapobiegając ich agregacji,
Hsp 104
– występują u drożdży i decydują o ich wrażliwości na
temperaturę; biorą udział w procesie naprawiania struktury białek
wywołanych podwyższona temperaturą.
Wśród białek opiekuńczych zwraca się uwagę na dwie izomerazy:
PPI
– izomeraza peptydylopropylowa; katalizuję reakcje izomeryzacji
cis/trans reszt prolinowych, gdy proces zwijania łańcucha został
zablokowany przez niewłaściwy izomer reszty prolinowej
PDI
– izomeraza dwusiarczkowa; katalizuje tworzenie lub redukcję
mostków dwusiarczkowych jeśli okażą się niewłaściwe dla natywnej
struktury białka (mostki -S-S- zwiększają ciepłooporność białek)
Termofile – oddziaływanie na środowisko
Termofile – oddziaływanie na środowisko
Pożądane
– kompostowanie surowców roślinnych; w
warunkach podwyższonej temperatury grzyby termofilne
stanowią przeważająca część flory i skutecznie prowadzą
degradację
substratów
organicznych
przy
pomocy
enzymów zewnątrzkomórkowych,
Niepożądane
– składowanie słomy, ziarna, mąki, pasz i
innych
surowców
pochodzenia
roślinnego.
W
tym
przypadku
obecność
grzybów
termofilnych
może
doprowadzić
do
zjawiska
samozagrzewania.
Nagromadzenie energii wytwarzanej przez drobnoustroje w
postaci ciepła (w warunkach odpowiedniej wilgotności)
prowadzi do wzrostu temperatury nawet do 80˚C.
Termofile – przykłady zastosowania
Termofile – przykłady zastosowania
Pozyskiwanie enzymów stosowanych w reakcjach PCR
wytwarzane przez hipertermofilne szczepy Archae- i
Eubacteria: Thermus aquaticus – Taq-pol, Thermus
thermophilus – Tth-pol, Thermus flavus – Tfl-pol,
Bacillus stearothermophilus – Bst-pol lub Pyrococcus
furiosus – Pfu-pol,
Przemysłowa
produkcja
kwasu
mlekowego
–
Lactobacillus delbrueckii ssp. delbrueckii,
Bakterie jogurtowe i inne probiotyczne bakterie
mlekowe – Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus,
Sterptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus,
amylazy
(np.
α-amylaza
–
Pyrococcus
furiosus,
Staphylothermus marinus, Sulfolobus solfataricus – opt. temp.
działania ok. 100˚C, pH 4,5-7,5.
pullulanazy
(Thermotoga maritima, Desulfurococcus mucosus,
opt. temp. działania 85-100˚C, pH 5,0-7,0.),
celulazy i hemicelulazy
(Thermotoga maritima, Thermatoga
neapolitana, 95˚C, pH 6,0-7,5.),
pektynazy
ksylanazy
(Pyrodictium abyssi, 110˚C, pH 5,5)
chitynazy
(Bacillus
licheniformis
X-7u,
Streptomyces
thermoviolaceus, Thermococcus chitonophagus)
proteinazy
(Sulfolobus acidocaldarius, temp. 110˚C, pH 2,0)
esterazy
(Pyrococcus furiosus – ekspresja w komórkach E. coli,
enzym ten ulega 50%inaktywacji po 50 min ogrzewania w
temp. 126˚C)
izomeraza glukozowa
(Thermus flavus, temp. 90˚C, pH 7,0)
dehydrogenaza alkoholowa
(Thermoanaerobacter ethanolicus-
ekspresja genu w komórkach E. coli)
Otrzymywanie enzymów do degradacji
biopolimerów:
Psychrofile
Psychrofile
Drobnoustroje o niskich min. temp. wzrostu (-23 -
0˚C)
Nazewnictwo tej grupy jest niejednorodne:
psychrofile
kriofile
termofoby
organizmy zimnolubne
Podział:
psychrofile
– optymalna temp wzrostu poniżej 20˚C
psychrotrofy
– organizmy dające wyraźny wzrost w
temp. 0˚C, niezależnie od optymalnej temp.
wzrostu
Psychrofile i psychrotrofy – przykłady i
Psychrofile i psychrotrofy – przykłady i
występowanie
występowanie
Gramujemne pałeczki i przecinkowce:
Pseudomonas,
Aeromonas,
Alcaligenes,
Yersinia,
Chromobacterium, Flavobacterium, Vibrio
Gramdodatnie pałeczki i ziarniaki:
Micrococcus, Bacillus, Achromobacter
Drożdże i pleśnie:
Candida,
Rhodotorula,
Debaryomyces,
Pichia,
Aureobasidium pullulans, Botrytis cinerea, Geotrichum
candidum
Glony:
Chlamydomonas nivalis (występują powszechnie na
obszarach polarnych
Drobnoustroje zimnolubne stanowią najliczniejszą grupę
mikroorganizmów
rozpowszechnioną
we
różnych
ekosystemach
– rejony podbiegunowe, wysokie góry, dna
oceanów, osady głębokich jezior
Psychrofie – wpływ niskiej temperatury na
Psychrofie – wpływ niskiej temperatury na
komórki
komórki
Zmniejszenie lub utrata płynności membran komórkowych
– prowadzi do zahamowania lub utraty zdolności
transportu jonów i innych składników do cytozolu
komórkowego,
Usztywnienie
drugorzędowej
struktury
kwasów
nukleinowych – trudności w otwarciu podwójnej helisy
DNA, co prowadzi do spowolnienia tempa replikacji,
transkrypcji i translacji mRNA,
Zmniejszenie szybkości fałdowania się białek (tworzenia
III- i IV- rzędowej struktury) – trudności w powstawaniu
mostków dwusiarczkowych,
Zmniejszenie
szybkości
reakcji
enzymatycznych
(spowolnienie metabolizmu) – zgodnie z prawem Van’t
Hoffa,
Powstawanie
kryształków
lodu
–
mechaniczne
uszkodzenia struktur komórkowych.
Psychrofile – adaptacja do życia w niskich
Psychrofile – adaptacja do życia w niskich
temperaturach
temperaturach
Specyficzna budowa błony cytoplazmatycznej
– większa zawartość
kwasów tłuszczowych nienasyconych i rozgałęzionych niż w
komórkach innych drobnoustrojów,
Wytwarzanie tzw. psychroenzymów
– mają zdolność katalizowania
reakcji w niskich temperaturach (większa elastyczność tych
cząsteczek dzięki obecności dodatkowych powierzchniowych pętli
polarnych),
Zdolność do syntezy białek zapobiegających powstawaniu dużych
kryształków lodu
(tzw. białka termicznej histerezy)
– ulegają adsorpcji
na kryształkach lodu, nie dopuszczając do ich wzrostu,
Synteza białek nukleacyjnych lodu
– działają jako zarodki
krystalizacji, ale powstające kryształki lodu mają minimalne rozmiary,
Biosynteza białek szoku zimna (Csp – Cold shock protein)
–
zaangażowane w zwiększenie efektywności replikacji, transkrypcji i
translacji.
Psychrofile – wykorzystanie
Psychrofile – wykorzystanie
Wykorzystanie enzymów drobnoustrojów psychrofilnych
do skutecznej degradacji zanieczyszczeń (odpadów
przemysłowych) i ścieków w niskich temperaturach,
Produkcja detergentów i środków do prania skutecznych
w niskich temperaturach (protezy i lipazy),
Przetwórstwo żywności w niskich temperaturach.
Psychrofile – działalność niepożądana
Psychrofile – działalność niepożądana
Produkcja żywności
– powszechna obecności psychrofili w
wodzie i surowcach umożliwia namnażanie się ich w
żywności podczas produkcji i przechowywania,
W
produktach
pochodzenia
morskiego
występują
najczęściej
psychrofile
, natomiast
psychrotrofy
występują
w nabiale, wędlinach oraz owocach i warzywach
przechowywanych w warunkach chłodniczych
Z nabiału i mięsa najczęściej izolowane są: Acinetobacter,
Alcaligenes,
Flavobacterium,
a
także
Pseudomonas,
Lactobacillus, Moraxella, Corynebacterium,
W
produktach
przechowywanych
w
niskich
temp.
szczególne
niebezpieczeństwo
stanowią
patogenne
psychrotrofy,
takie
jak:
L. monocytogenes, Y. enterocolitica i B. cereus.
Acidofile i alkalofile
Acidofile i alkalofile
Obok temperatury, pH jest tym czynnikiem środowiska,
który decyduje o możliwości wzrostu drobnoustrojów w
danym ekosystemie
Neutrofile
pH 6,5-7,5 (większość drobnoustrojów),
Acidifile
pH 2,0-5,0,
Alkalofile
pH 8,0-11,0.
Acidofile i alkalofile
Acidofile i alkalofile
Acidofile
– prawie wszystkie gatunki Thiobacillus oraz Sufolobus,
bakterie octowe (szczególnie z rodzaju Gluconacetobacter,
stosowane w przemysłowej produkcji octu met. wgłębną w
acetatorach), drożdże i grzyby strzępkowe (pH 4,0-6,0),
Najbardziej typowym gatunkiem przystosowanym do ekstremalnie
niskiego pH są bakterie siarkowe Thiobacillus tiooxibacillus, których
wzrost obserwowano przy pH poniżej 0,5,
Alkalofile
– bakterie nitryfikacyjne z rodzajów Nitrosomonas i
Nitrobacter ( rosną przy pH ok. 10,0), Vibrio cholerae,
Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecalis, Azotobacter, a
także niektóre gat. z rodzaju Bacillus (B. circulans),
Najmniejszą
wrażliwością
wobec
alkalicznego
środowiska
odznaczają się sinice (Plectonema nostrocorum), które zachowują
zdolność wzrostu przy pH=13,0
Występowanie acidofili
Występowanie acidofili
Obszary
naturalnej
aktywności
geotermicznej
o
wysokiej
kwasowości (wytwarzanie gazów zawierających związki siarki w
wylotach hydrotermalnych i gorących źródłach),
Hałdy przy kopalniach węgla.
Oporność acidofili na niskie pH
Oporność acidofili na niskie pH
Kwasolubne ekstrmemofile nie tolerują niskiego pH wewnątrz
komórki, gdyż może to prowadzić do uszkodzenia DNA i innych
oraganelli. We wnętrzu komórki pH utrzymywane jest na poziomie
obojętnym, co zapobiega rozkładowi wrażliwych makromolekuł pod
wpływem
kwasów.
Cząsteczki
wchodzące
w
kontakt
ze
środowiskiem muszą być zdolne do działania w ekstremalnej
kwasowości.
Obecność w ścianie komórkowej i błonie cytoplazmatycznej
ekstremozymów zdolnych do działania w pH nawet poniżej
1,0,
W
środowisku
kwaśnym
utrzymanie
wewnątrzkomórkowego
pH
na
poziomie
bliskim
obojętnemu jest możliwe dzięki nie przepuszczaniu jonów
H cytozolu lub ich natychmiastowego usuwania z komórek.
Aciodofile – zastosowanie
Aciodofile – zastosowanie
wykorzystanie ekstremozymów tolerująch niskie pH soku
żołądkowego, jako dodatku paszowego w celu poprawy
strawności pasz gorszej jakości
Alkalofile
Alkalofile
Występowanie:
gleby i wody przesycone węglanami, tzw.
jeziora sodowe (Egipt, zachodnie stany USA) oraz ścieki,
Czynniki warunkujące oporność na wysokie pH:
alkalofile
podobnie jak acidofile utrzymują odczyn obojętny w
komórkach, tak by nie doszło do degradacji kwasów
nukleinowych; ich ekstremozymy zlokalizowane są na
powierzchni komórek lub wydzielane są do środowiska,
Zastosowanie:
dodatek zimnolubnych enzymów do
środków piorących i innych detergentów celu skutecznego
usuwania zanieczyszczeń białkowych i lipidowych w
niskiej
temp.;
enzymatyczne
odbarwianie
tkanin
(częściowa degradacja celulozy w włóknach naturalnych).
Anaeroby
Anaeroby
Anaeroby obligatoryjne to drobnoustroje żyjące w środowisku
pozbawionym tlenu atmosferycznego (potencjał redox nawet poniżej
-300 mV), czyli ekstremalnym z naszego punktu widzenia,
Najpowszechniej spotykane beztlenowce z królestwa Eubacteria to
gatunki z rodzajów
Clostridium
i
Bacterioides
(B. fragilis,
gramujemne pałeczki, wytwarzają bakteriocyny, stymulują wzrost
Bifidibacterium – naturalna mikroflora jelitowa ludzi i zwierząt) oraz
metanogeny
–
Methanobacterium,
Methanobrevibacter,
Methanococcus, Methanothermus
(królestwo Archaea),
W produktach żywnościowych beztlenowce mogą występować
w konserwach oraz w głębokich warstwach mięsa i serów,
Toksyczność tlenu dla tych drobnoustrojów wynika z braku
mechanizmów ochronnych wobec nadtlenku wodoru oraz rodnika
hydroksylowego i nadtlenkowego; beztlenowce nie posiadają
katalazy, peroksydazy i dysmutazy, rozkładających toksyczne
połączenia tlenu.
Anaeroby – zdobywanie energii
Anaeroby – zdobywanie energii
Bezwzględne beztlenowce uzyskują energię na drodze fermentacji
lub oddychania beztlenowego,
W procesach fermentacji akceptorem wodoru są związki
organiczne, natomiast w procesie oddychania beztlenowego
związki nieorganiczne; do akceptorów tego typu należą jony:
azotanowe, siarczanowe, węglanowe, fumarowe a także siarka,
Na
podstawie
przeprowadzanych
procesów
bakterie
te
klasyfikowane są do fizjologicznych grup bakterii redukujących
azotany, denitryfikacyjnych, desulfurykacyjnych, metanogennch i
do bakterii redukujacych siarkę.
Znaczenie anaerobów:
krążenie pierwiastków w przyrodzie,
tworzenie złóż siarki i metanu, utylizacja odpadów organicznych
(odchody zwierzęce oraz odpady zawierające celulozę), przemysł
włókienniczy-hydroliza pektyn, produkcja związków zapachowych.
Barofile
Barofile
Kolejnym przykładem środowiska ekstremalnego są
ekosystemy o wysokim ciśnieniu hydrostatycznym
(hiperbaria)
Podział drobnoustrojów ze względu na możliwości
wzrostu przy wysokim ciśnieniu:
Wrażliwe
- do 300 MPa – bakterie G(-) np.
Pseudomonas, Escherichia,
Średniowrażliwe
- do 400 MPa – grzyby np.
Saccharomyces, Rhizopus oryzae,
Niewrażliwe
– możliwy wzrost do 600 MPa – bakterie
G(+) np. Lactobacillus lactis, Staphylococcus aureus.
Barofile
Barofile
Szczególnie dużą wytrzymałość na wysokie ciśnienie
wykazują formy przetrwalne bakterii,
Przetrwalniki
B. subtilis
nie tracą zdolności do kiełkowania
nawet po zadziałaniu ciśnienia 900 MPa. Podobna
wytrzymałość wykazują zarodniki
A. niger
(do 1000 MPa),
W
przypadku
większości
bakterii
wzrost
zostaje
zahamowany przy ciśnieniu 60 MPa,
Najmniejszą oporność na ciśnienie wykazują drożdże
(zwykle do 0,8 MPa)
Na szczególna uwagę zasługują te bakterie, które żyją na
dnie oceanów (ciśnienie do 1100 atm.). Zwykle najlepiej
rozwijają się przy ciśnieniach 300-600 atm. ( 3000-6000 m).
Podział bakterii żyjących w morzach i
Podział bakterii żyjących w morzach i
oceanach
oceanach
Barotolerancyjne –
izolowane z głębokości ok. 4000 m. Minimalnym
ciśnieniem, przy którym obserwuje się ich wzrost jest 50 atm.,
Barofile
–
izolowane z głębokości 5000-6000 m. Optymalny wzrost przy
ok. 400 atm.,
Bezwzględne barofile –
izolowane z głębokości 10000-11000 m.
Optymale ciśnienie dla barofilów izolowanych z Rowu Mariańskiego
wynosiło 700-800 atm. W tych warunkach przy temp. 2,5˚C rozwijają się
do 1000 razy szybciej niż po zredukowaniu ciśnienia (np.do 50 atm.)
Mechanizmy niszczącego działania wysokiego ciśnienia na drobnoustroje
Mechanizmy niszczącego działania wysokiego ciśnienia na drobnoustroje
Zmiany
w
strukturach
komórkowych
i
składzie
chemicznym:
zmniejszenie zawartości polisacharydów i fosfolipidów, zmiany
w błonie cytplazmatycznej, dysocjacja rybosomów na podjednostki
i zahamowanie translacji, zmiany konformacyjne białek strukturalnych i
enzymatycznych (inaktywacja enzymów), zmiany konformacyjne
kwasów nukleinowych)
Barofile
Barofile
Inaktywacja enzymów pod wpływem wysokiego ciśnienia
hydrostatycznego, stwarza możliwość zastosowania tej
metody do utrwalania żywności (UHP)
przy ciśnieniu 350-400 MPa w temp. pokojowej można uzyskać
obniżenie zawartości żywych form wegetatywnych bakterii o
kilka cykli logarytmicznych
(np. zmniejszenie zawartości
tlenowców mezofilnych o 4 D w przyprawach)
oraz całkowite
zniszczenie drożdży i zarodników pleśni,
z dotychczasowych badań wynika, że nie ma możliwości
uzyskania produktu w pełni bezpiecznego dla zdrowia
(12 D
dla Cl. botulinum)
przy użyciu tylko UHP.
Stosowanie
UHP
do
dezintegracji
komórek
w
celu
pozyskiwania składników cytozolu,
Poprawianie niektórych właściwości żywności – np. przy
ciśnieniu 200 MPa pod wpływem termolizyny następuje
hydroliza β-laktoglobuliny, stanowiącej czynnik alergizujący
mleka.
Halofile
Halofile
Halofile to drobnoustroje żyjące w środowiskach zasolonych.
Zostały podzielone na trzy grupy wg optymalnej NaCl:
Słabe –
1-6% NaCl,
Umiarkowane –
6-15% NaCl,
Skrajne (halofile ekstremalne) –
15-30% NaCl.
Halofile słabe –
występują w wodzie morskiej o zasoleniu ok. 3%,
są to bakterie, których odpowiedniki wystepują w środowisku
lądowym, jednak ich wzrost w wyniku adaptacji do
podwyższonych stężeń NaCl jest możliwy tylko w jego
obecności
Halofile umiarkowane –
należą tu bakterie z rodziny
Pseudomonadaceae,
Spirillaceae
i
Neiseriaceae
.
Ich
występowanie stwierdzono w solankach przemysłowych, a
także w produktach solonych,
Halofile
Halofile
Halofile skrajne (Archaea) –
gramujemne bakterie z rodzajów:
aeroby -
Halomonas, Halovibrio, Halobacterium (H. salinarum),
Halococcus
(H. morrhuae)
i anaeroby – np.
Haloanaerobium.
Bakterie te
wytwarzają barwniki z grupy karotenoidów od odcienia od
żółtego poprzez różowy, czerwony aż do brązowego. Barwniki te
stanowią ochronę przed fotooksydacyjnym działaniem światła
słonecznego na bakterie rosnące w płytkich solankach.
Halobacterium halobium –
fotoautotrofy (bakteriorodopsyna i
halorodopsyna)
Występowanie halofili:
woda morska,
naturalne zbiorniki o b. dużym zasoleniu (Morze Martwe, Morze
Kaspijskie, słone jeziora w USA i Australii),
miejsca otrzymywania soli przez odparowanie wody morskiej,
żywność utrwalana solą.
Halofile – przystosowanie do życia w
Halofile – przystosowanie do życia w
solankach
solankach
Przeciwdziałanie
procesowi
plazmolizy
prowadzącej
odwodnienia komórek w roztworach o wysokim ciśnieniu
osmotycznym
–
biosynteza
rozpuszczalnych
składników
wewnątrzkomórkowych (np. glicerolu) lub utrzymywanie
podwyższonego stężenia kationów – Halobacterium salinarum
Enzymy halofili często wymagają aktywacji przez jony sodu i
potasu (jony potasu stabilizują podjednostki bakteryjnych
rybosomów 70S),
Wysokie wewnątrzkomórkowe stężenie potasu równoważy
wysokie stężenie jonów sodu środowiska zewnętrznego,
Inna struktura ściany komórkowej (brak typowej mureiny –
psudomureina),
Silny wypadkowy ładunek ujemny zewnętrznej warstwy ściany
komórkowej – równoważony przez wysokie stężenie jonów sodu
w środowisku.
Halofile - wykorzystanie
Halofile - wykorzystanie
Próby zastosowania bakterii halofilnych do zwiększenia
ilości wydobywanej ropy z szybów naftowych (
Robert M.
Kelly –North Carolina State University
)
Wytworzenie
przejść
umożliwiających
przepływ
uwięzionej ropy do czynnych szybów polega na
wtłoczeniu pod ziemię mieszaniny piasku i gumy guar
oraz
przeprowadzeniu
eksplozji
materiałów
wybuchowych. Do powstałych szczelin przedostaje się
mieszanina piasku i gumy guar. Guma rozprowadza
piasek przez pęknięcia i utrzymuje szczeliny otwarte.
Aby ropa mogła płynąć przez te szczeliny guma guar
musi ulec biodegradacji. Tę rolę pełnią enzymy
pozyskiwane z halofili, które są aktywne w tych
ekstremalnych warunkach.
Metalotoleranty
Metalotoleranty
Metalotoleranty – drobnoustroje zdolne do życia w środowisku
zawierającym duża koncentrację kationów (np.: żelazo, cynk,
ołów, miedź, arsen, kadm, chrom, nikiel, uran, srebro, złoto).
Oporność na wysokie stężenia tych jonów w środowisku wiąże
się zwykle z tolerancją na silne zakwaszenie środowiska
(acidofile).
Wrażliwość na podwyższone stężenia metali w roztworze może
być zróżnicowana nawet u poszczególnych szczepów danego
gatunku i zależy od:
pH,
substratów,
fazy wzrostu,
czasu adaptacji.
Mimo wysokiej toksyczności metali ciężkich, większość
drobnoustrojów jest zdolna dożycia w ich środowisku, dzięki
wykształceniu mechanizmów obronnych przed abiotycznym
oddziaływaniem tych pierwiastków.
Metalotolerenty – mechanizmy obronne
Metalotolerenty – mechanizmy obronne
Modyfikacje w strukturze błony cytoplazmatycznej ograniczające jej
przepuszczalność w stosunku do metali ciężkich,
Chelatowanie metali przez zewnątrzkomórkowe biopolimery (białka i
polisacharydy), siderofory, etc.,
Modyfikacje w strukturze ściany komórkowej,
Precypitacja metali w postaci siarczków lub szczawianów,
Wiązanie i wewnątrzkomórkowa separacja w wakuolach oraz wiązanie w
postaci polifosforanów,
Zwiększona produkcja melaniny (melanocyty produkujące melaninę
układają się w formie parasola nad jądrem komórkowym, chroniąc
zawarty w nich DNA przed uszkodzeniem – im większe narażenie
komórki, tym większa zawartość melanin),
Biosynteza niskocząsteczkowych substancji organicznych takich jak:
glicerol, arabitol, mannitol, sorbitol – wzrost ciśnienia osmotycznego w
komórce.
Metalotolerenty – mechanizmy obronne
Metalotolerenty – mechanizmy obronne
Biosynteza metalotionein i fitochelatyn do wiązania toksycznych
kationów (np. kadmu, cynku i ołowiu),
Zmniejszanie toksyczności kationów, które wniknęły do komórki w
wyniku ich redukcji (np.: reduktaza rtęciowa u bakterii – redukcja
kationów rtęci do rtęci metalicznej; system redukcji Cr (VI) do Cr
(III) w komórkach drożdży) – geny determinujace oporność na
toksyczne metale są zwykle kodowane na plazmidach R).
Metalotolerenty – wykorzystanie
Metalotolerenty – wykorzystanie
Eliminacja toksycznych kationów lub odzykiwanie cennych
pierwiastków z zanieczyszczonej wody i gleby metodami
biotechnologicznymi przy pomocy żywej lub martwej biomasy
drobnoustrojów – przyjmuje się, że technologie są ekonomicznie
opłacalne, jeżeli ilość związanego metalu przekracza 150 mg/g
s.s.,
Metalotolerenty – wykorzystanie
Metalotolerenty – wykorzystanie
Przeprowadzone badania wykazały, że hodowla grzybów
strzępkowych Verticillium marquandii IM6003 na podłożach
z dodatkiem odpadów hutniczch zwierających cynk (20%) i
ołów (3,5%) pozwala na selektywny i wydajny odzysk
cynku,
Najczęściej stosowane drobnoustroje w procesach wiązania
kationów:
Pseudomonas,
Citrobacter,
Aeromonas,
Arthrobacter – kadm, nikiel, kobalt, ołów, chrom; Chlorella
vugalis – złoto; Actinomyces i Streptomyces – uran,
Wiązanie
metali
można
prowadzić
przy
pomocy
drobnoustrojów unieruchomionych na nośnikach, co
pozwala na wielokrotne użycie i obniżenie kosztów
(biosorpcja i desorpcja przy pomocy kwasów mineralnych
lub EDTA)
Drobnoustroje radiooporne
Drobnoustroje radiooporne
Radiooporność
– niska wrażliwość na promieniowanie
elektromagnetycze – drobnoustroje tolerujące wysokie dawki
promieniowania (1 kwant światła widzialnego do 5 eV; UV
powyżej 100 eV, promieniowanie jonizujące powyżej 1,0 MeV),
Drobnoustroje wg malejącej radiooporności:
- wirusy,
- przetrwalniki bakterii G(+),
- grzyby,
- bakterie G(-),
Metody radiacyjne są dopuszczone do utrwalanie niektórych
środków spożywczych pod warunkiem nie przekroczenia dawki
10 KGy/kg (wartość D dla Cl. botulinum wynosi 3 KGy, czyli ich
liczbę można zmniejszyć o 3 rzędy log, a nie o 12 D – do
poziomu gwarantującego bezpieczeństwo mikrobiologiczne).
Drobnoustroje radiooporne –
Drobnoustroje radiooporne –
Deinococcus
Deinococcus
radiodurans
radiodurans
Deinococcus radiodurnas – bakterie odkryte w 1956 r. w
stanie Oregon, podczas badań nad sterylizacją konserw
przy
pomocy
promieniowania
jonizującego.
Promieniowanie zniszczyło wszystkie drobnoustroje z
wyjątkiem tych dwoinek
W warunkach laboratoryjnych Deinococcus radiodurnas
przetrwały
ekstremalne
poziomy
promieniowania,
temperatury, odwodnienia oraz działania chemicznych
czynników mutagennch,
Bakterie te mogą występować w tak ekstremalnych
środowiskach jak: woda chłodząca reaktory jądrowe,
kopalnie rud uranu, skały antarktydy, przestrzeń
kosmiczna.
Deinococcus radiodurans
Deinococcus radiodurans
- pochodzenie
- pochodzenie
Pochodzi z kosmosu (oporność na promieniowanie kosmiczne)
i przedostała się na Ziemię wraz z meteorytem,
Jest jedną z najwcześniejszych form życia powstałych na Ziemi –
istnieje od przeszło 3,5 mld lat (panowały ekstremalne warunki,
w tym wysokie promieniowanie jonizujące).
Deinococcus radiodurans
– toleruje dawkę 1,5 mln radów (15.000
Gy), czyli 3000 razy większą niż dawka śmiertelna dla człowieka,
jest niewrażliwy na całkowite wysuszenie i zabójcze dla innych
organizmów stężenia mutagennych związków chemicznych
(bromek etydyny, związki alkilujące – np. pochodne iperytu, kwas
azotowy (III), barwniki akrydynowe, analogi zasad – bromouracyl,
sole metali ciężkich).
Przy pochłonięciu dawki 1,5 mln radów w genomie
D. radiodurans
powstaje ok. 200 uszkodzeń, które w ciągu kliku godzin zostają
naprawione i genom powraca do stanu pierwotnego.
Deinococcus radiodurans
Deinococcus radiodurans
– czynniki oporności
– czynniki oporności
Dwa chromosomy bakteryjne –
2,6 Mpz i 0,4 Mpz,
Dwa megaplazmidy
–
177 Kpz i 45 Kpz,
Prawie połowa z 3100 genów tej bakterii zaangażowana jest
w systemy popromiennej naprawy DNA,
W
komórce
może
występować
kilka
(2-10)
kopii
chromosomu bakteryjnego w zależności od stadium
rozwojowego,
Komórka
posiada
unikalny
mechanizm
usuwania
uszkodzonych nukleotydów,
Obecność dużej ilości enzymów chroniących przed
toksycznymi związkami (np. dysmutaza nadtlenowa – 50
razy więcej niż u E. coli),
Obecność katotenoidów
– ochrona przed wolnymi rodnikami.
Deinococcus radiodurans
Deinococcus radiodurans
– możliwości
– możliwości
zastosowania
zastosowania
Utylizacja radioaktywnych odpadów (elektrownie
atomowe, kopalnie rud uranu),
Biodegradacja toksycznych związków organicznych
(np. toluen, chlorobenzen, indol),
Badania podstawowe z zakresu mechanizmów
naprawczych komórek D. radiodurans, mogą znaleźć
zastosowanie
w
powstrzymywaniu
rozwoju
nowotworów.
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Mikroskopijne rozmiary nanobakterii (średnio 50 nm) powodowały, że poddawano w wątpliwość w ich istnienie, a dopiero najnowsze badania potwierdziły ich
występowanie w środowiskach ekstremalnych
1990
Prof.
R.
Folk
z
University
of
Texas
–
obserwacje
za
pomocą
skaningowego
mikroskopu
elektronowego
powierzchni
minerałów
(kalcyty i aragonity), pochodzących z gorących źródeł (podłużne i okrągłe obiekty o średnicy 25–250 nm, występujące pojedynczo lub tworzące charakterystyczne
układy paciorkowców, gronkowców lub laseczek)
początkowo uznawano je za karłowate formy bakterii (1/10 wielkości) lub ich prehistoryczne „ nanoskamieliny „
znajdowane twory były martwe i zmineralizowane, nie było zatem dowodów, że kiedykolwiek były organizmami żywymi
Sposród znanych obecnie najmniejszych bakterii tylko mykoplazy sa zdolne do samodzielnego życia (DNA wielkości 0,5 Mpz), pozostałe jak chlamydia, czy riketsje są
wewnątrzkomórkowymi pasożytami obligatoryjnymi wykorzystującymi metabolizm żywiciela.
1999 australijscy geolodzy z University of Queensland, badający mineralne próbki z dna oceanicznego zaobserwowalui pierwsze wolno żyjące nanobakterie, które potrafiły się rozmnażać
odkrywca nanobakterii prof. Folk sądzi, że organizmy te są bardzo rozpowszechnione na ziemi, a jako bakterie chemolitotroficzne są odpowiedzialne za rdzewienie metali i biomineralizację ( dzięki swym niewielkim rozmiarom skutecznie wymykały się metodom badawczym stosowanym przez
mikrobiologów dla „ konwencjonalnych „ bakterii ). Nanobakterie wytwarzają mineralne otoczki chroniące je przed ekstremalnymi warunkami środowiskowymi.
Obecnie trwają badania nad wyizoloawniem DNA z litotroficznych nanobakterii co umożliwi ich klasyfikacje i ustalenie względnego podobieństwa do innych znanych form mikroorganizmów
Nanobakterie stanowią również zainteresowanie astrobiologów z NASA, którzy badając powierzchnie meteorytów ( w tym marsjańskiego ALH84001 ), zaobserwowali na nich mikroskopijne twory podobne do spotykanych na powierzchni ziemskich skał
1988 fińscy naukowcy z uniwersytetu w Kuopio odkryli w surowicy bydlecej ( stosowanej w hodowlach komórkowych ) obecność nieznanego czynnika, który powodował zahamowanie wzrostu fibroblastów. Przyczyna były mikroskopijne twory, które przechodziły przez filtry mikrobiologiczne i można je
było obserwować przy użyciu mikroskopu elektronowego. Były to nanobakterie o wielkości 20 – 200 nm wykazujące możliwość samodzielnego wzrostu ( rozmnażanie przez podział ) na pożywkach do hodowli komórkowych.
Mimo niewielkich rozmiarów nie były to wirusy, których rozwój jest uzależniony od komórki gospodarza. Wykryto w nich obecność kwasów nukleinowych, poliamin, 30 rodzajów białek ( a zatem są to organizmy żywe ), co zostało potwierdzone analizą ich DNA
Inne cechy charakterystyczne nanobakterii ( Nanobacterium sanguineum ) z surowicy i krwi:
Bardzo powolny wzrost i metabolizm
Czas generacji w warunkach optymalnych wynosi 3 –6 dni
Zdolność do tworzenia wokół komórki wapiennej otoczki, która pełni funkcję ochronną i scala w strukturę odpowiadającą kolonii bakteryjnej
W warunkach hodowli komórkowych zwapnienia te staja się ośrodkiem krystalizacji dla apatytów ( fosforanów wapnia ) – ta cecha nanobakterii doprowadziła naukowców do kamieni nerkowych, we wnetrzu których znajdują się apatyty
Przeprowadzone w Finlandii badania usuniętych kamieni nerkowych wykazały, że 90% z nich zawierało nanobakterie
Nanobakterie jako potencjalne patogeny:
Czynnik stymulujący krystalizację kamieni nerkowych
Arterioskleroza ( miażdżyca ) – wyizolaowano Nanobacterium sanguineum blaszek miażdżycowych
Nanobakterie wykryto również w stosowanych od wielu lat w szczepionkach przeciwko wirusowi polio ( niewykluczone, że może mieć to związek ze wzrastająca zachorowalnością na miażdżycę )
Kamień nazębny ( paradontoza)
Katarakta
Choroba Alzheimera
Autyzm
Niektóre cechy nanobakterii charakterystyczne dla organizmów
Obecność kwasów nukleinowych
Obecność elementów zewnętrznych błon komórkowych ( poryny, kwas muraminowy, polisacharydy )
Wzrost nanobakterii może być zahamowany przez podanie niektórych antybiotyków ( tetracykliny, antybiotyki aminoglikozydowe )
Noanobakterie można oznaczyć przez podanie im radiaktywnie wyznakowanych związków wykorzystywanych w ich metabolozmie
Zabicie nanobakterii dużą dawką promieniowania gamma całkowicie zahamowuje powstawanie mikroinkluzji i mineralizację pożywki hodowlanej
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Komórki nanobakterii poniżej 50 nm wydawały się zbyt małe aby
pomieścić całość kwasów nukleinowych i rybosomów, aby zapewnić
jej niezależne życie (jednak obserwowano przypadki występowania
w przyrodzie ultramikroskopijnych bakterii mających rozmiary
poniżej 200 nm jak też przypadki gdy zwykłe bakterie w warunkach
stresowych same znacznie redukowały swe rozmiary do wielkości
zbliżonych do nanobakterii)
1999 australijscy geolodzy z University of Queensland
, badający
mineralne próbki z dna oceanicznego zaobserwowali wolno żyjące
nanobakterie, które potrafiły się rozmnażać. Odkrywca nanobakterii
prof. Folk sądzi, że organizmy te są bardzo rozpowszechnione na
ziemi, a jako bakterie chemolitotroficzne są odpowiedzialne za
rdzewienie metali i biomineralizację (dzięki swym niewielkim
rozmiarom skutecznie wymykały się metodom badawczym
stosowanym
przez
mikrobiologów
dla
„konwencjonalnych„ bakterii).
Nanobakterie wytwarzają mineralne otoczki chroniące je przed
ekstremalnymi warunkami środowiska).
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Obecnie trwają badania nad wyizoloawniem DNA z
litotroficznych nanobakterii co umożliwi ich klasyfikację i
ustalenie względnego podobieństwa do innych znanych form
mikroorganizmów
(1998
–
na
podstawie
sekwencji
kodujących 16S rRNA zaliczane są do Eubacteria) ,
Nanobakterie
stanowią
również
zainteresowanie
astrobiologów z NASA, którzy badając powierzchnie
meteorytów
(w
tym
marsjańskiego
ALH84001),
zaobserwowali na nich mikroskopijne twory podobne do
spotykanych na powierzchni ziemskich skał.
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
Nanobakterie – fikcja, czy rzeczywistość ?
1988 fińscy naukowcy z Uniwersytetu w Kuopio
odkryli w
surowicy bydlecej (stosowanej w hodowlach komórkowych )
obecność nieznanego czynnika, który powodował zahamowanie
wzrostu fibroblastów. Przyczyna były mikroskopijne twory,
które przechodziły przez filtry mikrobiologiczne i można je było
obserwować przy użyciu mikroskopu elektronowego. Były to
nanobakterie o wielkości 20 – 200 nm wykazujące możliwość
samodzielnego wzrostu (rozmnażanie przez podział) na
pożywkach do hodowli komórkowych.
Mimo niewielkich rozmiarów nie były to wirusy, których rozwój
jest uzależniony od komórki gospodarza. Wykryto w nich
obecność kwasów nukleinowych, poliamin, 30 rodzajów białek
(a zatem są to organizmy żywe), co zostało potwierdzone
analizą ich DNA.
Inne cechy charakterystyczne nanobakterii
Inne cechy charakterystyczne nanobakterii
(Nanobacterium sanguineum
(Nanobacterium sanguineum
) z surowicy i krwi:
) z surowicy i krwi:
Bardzo powolny wzrost i metabolizm,
Czas generacji w warunkach optymalnych wynosi 4–10 dni,
Zdolność do tworzenia wokół komórki wapiennej otoczki,
która pełni funkcję ochronną i scala w strukturę
odpowiadającą kolonii bakteryjnej,
W warunkach hodowli komórkowych zwapnienia te staja się
ośrodkiem krystalizacji dla apatytów (fosforanów wapnia) –
ta cecha nanobakterii doprowadziła naukowców do kamieni
nerkowych, we wnętrzu których znajdują się apatyty,
Przeprowadzone w Finlandii badania usuniętych kamieni
nerkowych
wykazały,
że
90%
z
nich
zawierało
nanobakterie.
Nanobakterie jako potencjalne patogeny:
Nanobakterie jako potencjalne patogeny:
Czynnik stymulujący krystalizację kamieni nerkowych,
Arterioskleroza (miażdżyca) – wyizolaowano
Nanobacterium
sanguineum
z blaszek miażdżycowych,
Nanobakterie wykryto również w stosowanych od wielu lat
w szczepionkach przeciwko wirusowi polio (niewykluczone,
że może mieć to związek ze wzrastająca zachorowalnością
na miażdżycę),
Kamień nazębny (paradontoza),
Katarakta,
Choroba Alzheimera,
Autyzm.
Niektóre cechy nanobakterii charakterystyczne dla
Niektóre cechy nanobakterii charakterystyczne dla
organizmów żywych
organizmów żywych
Budowa komórkowa typowa dla prokariotów,
Obecność kwasów nukleinowych (DNA i RNA),
Obecność
elementów
zewnętrznych
błon
komórkowych
(poryny, kwas muraminowy, polisacharydy),
Wzrost nanobakterii może być zahamowany przez
podanie niektórych antybiotyków (tetracykliny,
antybiotyki aminoglikozydowe),
Zabicie nanobakterii dużą dawką promieniowania
gamma
całkowicie
hamuje
powstawanie
mikroinkluzji i mineralizacji pożywek hodowlanych.
Drobnoustroje – kosmonauci na gapę
Drobnoustroje – kosmonauci na gapę
Nie
Amstrong
nie był pierwszym przybyszem z Ziemi,
który wylądował na Księżycu – pierwszym żywym
organizmem były paciorkowce
Streptococcus mitis,
Streptococcus mitis
– przez 31 miesięcy przebywały
zamknięte
wewnątrz
kamery
pojazdu
Suvoyer-3;
wytrzymały pobyt w próżni przy amplitudach temperatur
250˚C; w tych ekstremalnych warunkach bakterie zapadły
w stan anabiozy – uśpienia; powróciły na Ziemię wraz z
aparaturą przywiezioną przez załogę Apollo 12,
Drobnoustroje mogą stanowić zagrożenie dla misji
kosmicznych – analiza mikrobiologiczna wody, powietrza,
aparatury
i
powierzchni
wewnętrzenej
pojazdu
kosmiczego wykazała obecność 108 gat. bakterii
(Bacillus,
Staphylococcus,
Corynebacterium,
Flavobacterium)
i 126 gat. grzybów
(Penicillium,
Aspergillus, Cladosporium).