Les Extrémophiles Ce sont des organismes qui vivent dans des environnements extrêmes, c'est-à-dire ceux qui sont loin des conditions dans lesquelles vivent la plupart des organismes connus de l'homme..
Les termes «extrême» et «extrémophile» sont relativement anthropocentriques, car les humains évaluent les habitats et leurs habitants en se basant sur ce qui serait considéré comme extrême pour notre propre existence..
En raison de ce qui précède, ce qui caractérise un environnement extrême est qu'il présente des conditions intolérables pour les êtres humains en ce qui concerne sa température, son humidité, sa salinité, sa lumière, son pH, sa disponibilité en oxygène, ses niveaux de toxicité, entre autres..
D'un point de vue non anthropocentrique, les êtres humains pourraient être des extrémophiles, selon l'organisme qui les évaluait. Par exemple, du point de vue d'un organisme anaérobie strict, pour lequel l'oxygène est toxique, les êtres aérobies (comme les humains) seraient des extrémophiles. Pour les humains, en revanche, les organismes anaérobies sont des extrémophiles.
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Actuellement, nous définissons comme «extrêmes» de nombreux environnements à l'intérieur et à l'extérieur de la planète Terre et nous découvrons constamment des organismes capables non seulement de survivre, mais aussi de prospérer largement dans beaucoup d'entre eux.
En 1974, R. D. Macelroy a proposé le terme «Extrémophiles» pour définir ces organismes qui montrent une croissance et un développement optimaux dans des conditions extrêmes, par opposition aux organismes mésophiles, qui poussent dans des environnements aux conditions intermédiaires..
Selon Macelroy:
"Extrémophile est un descriptif pour les organismes capables de peupler des environnements hostiles aux mésophiles, ou des organismes qui ne poussent que dans des environnements intermédiaires".
Il existe deux degrés fondamentaux d'extrémisme dans les organismes: ceux qui peuvent tolérer une condition environnementale extrême et devenir dominant sur les autres; et ceux qui grandissent et se développent de manière optimale dans des conditions extrêmes.
La dénomination d'un environnement comme «extrême» répond à une construction anthropique, basée sur la prise en compte des extrêmes éloignés de la ligne de base d'une certaine condition environnementale (température, salinité, rayonnement, entre autres), qui permet la survie humaine.
Cependant, ce nom doit être basé sur certaines caractéristiques d'un environnement, du point de vue de l'organisme qui l'habite (plutôt que du point de vue humain)..
Ces caractéristiques comprennent: la biomasse, la productivité, la biodiversité (nombre d'espèces et représentation des taxons supérieurs), la diversité des processus dans les écosystèmes et des adaptations spécifiques à l'environnement de l'organisme en question..
La somme totale de toutes ces caractéristiques dénote les conditions extrêmes d'un environnement. Par exemple, un environnement extrême est celui qui présente généralement:
Le terme extrémophile fait souvent référence aux procaryotes, tels que les bactéries, et est parfois utilisé de manière interchangeable avec les archées..
Cependant, il existe une grande variété d'organismes extrémophiles et nos connaissances sur la diversité phylogénétique dans les habitats extrêmes augmentent presque quotidiennement..
On sait par exemple que tous les hyperthermophiles (amateurs de chaleur) sont membres d'Archaea et de Bactéries. Les eucaryotes sont fréquents chez les psychrophiles (amoureux du froid), les acidophiles (amoureux du pH bas), les alcalophiles (amoureux du pH élevé), les xérophiles (amoureux des environnements secs) et les halophiles (amoureux du sel).
Les organismes multicellulaires, tels que les animaux invertébrés et vertébrés, peuvent également être acuminés.
Par exemple, certains psychrophiles comprennent un petit nombre de grenouilles, de tortues et d'un serpent, qui pendant l'hiver évitent le gel intracellulaire dans leurs tissus, accumulant des osmolytes dans le cytoplasme cellulaire et permettant la congélation de l'eau uniquement extracellulaire (externe aux cellules)..
Un autre exemple est le cas du nématode antarctique Panagrolaimus davidi, qui peut survivre à la congélation intracellulaire (congélation de l'eau dans ses cellules), être capable de croître et de se reproduire après la décongélation.
Aussi les poissons de la famille des Channichthyidae, habitants des eaux froides de l'Antarctique et du sud du continent américain, utilisent des protéines antigel pour protéger leurs cellules contre leur gel complet..
Les poly-extrémophiles sont des organismes qui peuvent survivre à plus d'une condition extrême en même temps, étant ainsi communs dans tous les environnements extrêmes..
Par exemple, les plantes du désert qui survivent à la fois à une chaleur extrême, à une disponibilité d'eau limitée et souvent à une salinité élevée.
Un autre exemple serait les animaux qui habitent les fonds marins, qui sont capables de résister à des pressions très élevées, telles que le manque de lumière et le manque de nutriments, entre autres..
Les extrêmes environnementaux sont traditionnellement définis en fonction de facteurs abiotiques, tels que:
Les extrémophiles sont décrits de la même manière sur la base des conditions extrêmes qu'ils endurent..
Les environnements extrêmes les plus importants que nous pouvons reconnaître en fonction de leurs conditions abiotiques sont:
Les environnements extrêmement froids sont ceux qui persistent ou chutent fréquemment pendant des périodes (courtes ou longues) de températures inférieures à 5 ° C. Ceux-ci incluent les pôles de la Terre, les régions montagneuses et certains habitats océaniques profonds. Même certains déserts très chauds pendant la journée ont des températures très basses la nuit..
Il existe d'autres organismes qui vivent dans la cryosphère (où l'eau est à l'état solide). Par exemple, les organismes qui vivent dans les matrices de glace, le pergélisol, sous des couvertures de neige permanentes ou périodiques, doivent tolérer de multiples extrêmes, y compris le froid, la dessiccation et des niveaux élevés de rayonnement..
Les habitats extrêmement chauds sont ceux qui subsistent ou atteignent périodiquement des températures supérieures à 40 ° C. Par exemple, les déserts chauds, les sites géothermiques et les évents hydrothermaux en eau profonde.
Ils sont souvent associés à des températures extrêmement élevées, des environnements où l'eau disponible est très limitée (de manière persistante ou pour des périodes régulières), comme les déserts chauds et froids, et certains habitats endolithiques (situés dans les roches).
D'autres environnements sont soumis à une pression hydrostatique élevée, comme les zones benthiques des océans et des lacs profonds. À ces profondeurs, ses habitants doivent résister à des pressions supérieures à 1000 atmosphères.
Alternativement, il existe des extrêmes hypobares (de basse pression atmosphérique), dans les montagnes et dans d'autres régions élevées du monde.
En général, les environnements extrêmement acides sont ceux qui maintiennent ou atteignent régulièrement des valeurs inférieures à pH 5.
Un pH bas, en particulier, augmente la condition «extrême» d'un environnement, car il augmente la solubilité des métaux présents et les organismes qui y vivent doivent être adaptés pour faire face à de multiples extrêmes abiotiques..
À l'inverse, les environnements extrêmement alcalins sont ceux qui restent ou enregistrent régulièrement des valeurs de pH supérieures à 9.
Des exemples d'environnements à pH extrême comprennent les lacs, les eaux souterraines et les sols hautement acides ou alcalins.
Les environnements hypersalins sont définis comme ceux dont les concentrations de sel sont supérieures à celles de l'eau de mer, qui contient 35 parties pour mille. Ces environnements comprennent des lacs hypersalins et salins.
Avec «solution saline», nous ne parlons pas uniquement de la salinité due au chlorure de sodium, car il peut y avoir des environnements salins où le sel prédominant est autre chose..
Les habitats avec peu d'oxygène libre (hypoxique) ou sans oxygène présent (anoxique), de manière persistante ou à intervalles réguliers, sont également considérés comme extrêmes. Par exemple, les environnements présentant ces caractéristiques seraient les bassins anoxiques dans les océans et les lacs, et les strates de sédiments plus profondes..
Le rayonnement ultraviolet (UV) ou infrarouge (IR) peut également imposer des conditions extrêmes aux organismes. Les environnements à rayonnement extrême sont ceux exposés à un rayonnement anormalement élevé ou à un rayonnement en dehors de la plage normale. Par exemple, les environnements polaires et de haute altitude (terrestres et aquatiques).
Certaines espèces présentent des mécanismes évasifs de rayonnement UV ou IR élevé. Par exemple, les algues antarctiques Phaeocystis pouchetii produit des «écrans solaires» solubles dans l'eau, qui absorbent fortement les longueurs d'onde UV-B (280-320 nm) et protègent vos cellules des niveaux extrêmement élevés d'UV-B dans les 10 m supérieurs de la colonne d'eau (après la rupture de la glace de mer).
D'autres organismes sont très tolérants aux rayonnements ionisants. Par exemple, les bactéries Deinococcus radiodurans peut préserver votre intégrité génétique en compensant les dommages importants à l'ADN après une exposition aux rayonnements ionisants.
Cette bactérie utilise des mécanismes intercellulaires pour limiter la dégradation et restreindre la diffusion des fragments d'ADN. De plus, il contient des protéines de réparation de l'ADN très efficaces.
Même dans des environnements de rayonnement apparemment faibles ou inexistants, les organismes extrémophiles sont adaptés pour répondre aux changements des niveaux de rayonnement..
Par exemple, Astyanax hubbsi, un poisson troglodyte aveugle mexicain n'a pas de structures oculaires superficiellement perceptibles et peut pourtant distinguer de petites différences de lumière ambiante. Utilisez des photorécepteurs extraoculaires pour détecter et répondre aux stimuli visuels en mouvement.
Nous vivons actuellement dans un environnement où des conditions environnementales extrêmes sont imposées, générées artificiellement par les activités humaines..
Les environnements dits à impact anthropique sont extrêmement variés, de portée mondiale, et ne peuvent plus être ignorés lors de la définition de certains environnements extrêmes.
Par exemple, les environnements affectés par la pollution (atmosphérique, eau et sol) - comme le changement climatique et les pluies acides -, l'extraction de ressources naturelles, les perturbations physiques et la surexploitation.
En plus des environnements extrêmes mentionnés ci-dessus, les écologistes terrestres ont toujours été conscients de la nature particulière des zones de transition entre deux ou plusieurs communautés ou environnements divers, comme la limite des arbres dans les montagnes ou la limite entre les forêts et les prairies. Celles-ci sont appelées ceintures de tension ou écotones..
Les écotones existent également dans le milieu marin, par exemple, la transition entre la glace et l'eau représentée par le bord de la glace de mer. Ces zones de transition présentent généralement une plus grande diversité d'espèces et une plus grande densité de biomasse que les communautés adjacentes, en grande partie parce que les organismes qui y vivent peuvent profiter des ressources des environnements adjacents, ce qui peut leur donner un avantage..
Cependant, les écotones sont des régions dynamiques et en constante évolution, montrant souvent une plus large gamme de variations dans les conditions abiotiques et biotiques sur une période annuelle que les environnements adjacents..
Cela pourrait raisonnablement être considéré comme «extrême», car cela oblige les organismes à adapter continuellement leur comportement, leur phénologie (période saisonnière) et leurs interactions avec d'autres espèces..
Les espèces qui vivent des deux côtés de l'écotone sont souvent plus tolérantes à la dynamique, tandis que les espèces dont l'aire de répartition est limitée à un côté éprouvent l'autre côté comme extrême..
En général, ces zones de transition sont aussi souvent les premières à être affectées par les changements climatiques et / ou les perturbations, tant naturelles qu'anthropiques..
Non seulement les environnements sont dynamiques et peuvent ou non être extrêmes, mais les organismes sont également dynamiques et ont des cycles de vie avec des stades différents, adaptés à des conditions environnementales particulières..
Il peut arriver que l'environnement qui supporte l'une des étapes du cycle de vie d'un organisme soit extrême pour une autre des étapes.
Par exemple, la noix de coco (Cocos nucifera), présente une graine adaptée au transport par mer, mais l'arbre mature pousse sur terre.
Dans les plantes vasculaires porteuses de spores, telles que les fougères et différents types de mousses, le gamétophyte peut être dépourvu de pigments photosynthétiques, ne pas avoir de racines et dépendre de l'humidité de l'environnement..
Alors que les sporophytes ont des rhizomes, des racines et des pousses qui résistent à des conditions chaudes et sèches en plein soleil. La différence entre les sporophytes et les gamétophytes est dans le même ordre que les différences entre les taxons.
Un exemple très proche est constitué par les stades juvéniles de nombreuses espèces, qui sont généralement intolérantes à l'environnement qui entoure habituellement l'adulte, elles ont donc généralement besoin de protection et de soins pendant la période pendant laquelle elles acquièrent les compétences et les forces qui leur permettent. faire face à ces environnements.
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