Les thermophiles Il s'agit d'un sous-type d'organismes extrémophiles qui se caractérisent par une tolérance à des températures élevées, entre 50 ° C et 75 ° C, soit parce que ces valeurs de température sont maintenues dans ces environnements extrêmes, soit parce qu'elles sont fréquemment atteintes..
Les organismes thermophiles sont généralement des bactéries ou des archées, cependant, il existe des métazoaires (organismes eucaryotes hétérotrophes et tissulaires), qui se développent également dans les endroits chauds.
On sait également que les organismes marins, associés en symbiose avec des bactéries thermophiles, peuvent s'adapter à ces températures élevées et qui ont également développé des mécanismes biochimiques tels que l'hémoglobine modifiée, un volume sanguin élevé, entre autres, qui leur permettent de tolérer la toxicité des sulfures et des composés. . soufre.
On pense que les procaryotes thermophiles ont été les premières cellules simples de l'évolution de la vie et qu'ils ont habité des lieux à activité volcanique et des geysers dans les océans..
Des exemples de ce type d'organismes thermophiles sont ceux qui vivent à proximité des évents hydrothermaux ou des évents au fond des océans, tels que les bactéries méthanogènes (produisant du méthane) et les annélides. Riftia pachyptila.
Les principaux habitats où se trouvent des thermophiles sont:
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La température est l'un des principaux facteurs environnementaux qui déterminent la croissance et la survie des êtres vivants. Chaque espèce a une gamme de températures entre lesquelles elle peut survivre, mais elle a une croissance et un développement optimaux à des températures spécifiques..
Le taux de croissance de chaque organisme en fonction de la température peut être exprimé graphiquement, en obtenant les valeurs correspondant aux températures critiques importantes (minimum, optimale et maximum)..
Aux températures de croissance minimales d'un organisme, une diminution de la fluidité de la membrane cellulaire se produit et les processus de transport et d'échange de matériaux, tels que l'entrée de nutriments et la sortie de substances toxiques, peuvent être arrêtés..
Entre la température minimale et la température optimale, le taux de croissance des microorganismes augmente.
À la température optimale, les réactions métaboliques se produisent avec la plus grande efficacité possible.
Au-dessus de la température optimale, une diminution du taux de croissance se produit jusqu'à la température maximale que chaque organisme peut tolérer.
À ces températures élevées, les protéines structurelles et fonctionnelles telles que les enzymes sont dénaturées et inactivées, car elles perdent leur configuration géométrique et leur configuration spatiale particulière, la membrane cytoplasmique se rompt et une lyse thermique ou une rupture se produit sous l'effet de la chaleur..
Chaque microorganisme a ses températures minimales, optimales et maximales de fonctionnement et de développement. Les thermophiles ont des valeurs exceptionnellement élevées à ces trois températures..
Les organismes thermophiles peuvent être divisés en trois grandes catégories:
Les sites hydrothermaux sont étonnamment communs et largement distribués. Ils peuvent être largement divisés entre ceux qui sont associés aux zones volcaniques et ceux qui ne le sont pas..
Les environnements hydrothermaux avec les températures les plus élevées sont généralement associés à des caractéristiques volcaniques (calderas, failles, limites tectoniques des plaques, bassins d'arrière-arc), qui permettent au magma de s'élever à une profondeur où il peut interagir directement avec les eaux souterraines profondes..
Les points chauds sont également souvent accompagnés d'autres caractéristiques qui rendent la vie difficile à développer, telles que les valeurs de pH extrêmes, la matière organique, la composition chimique et la salinité..
Les habitants des milieux hydrothermaux terrestres survivent donc en présence de diverses conditions extrêmes. Ces organismes sont connus sous le nom de polyextrémophiles..
Des organismes appartenant aux trois domaines (eucaryotes, bactériens et archées) ont été identifiés dans des environnements hydrothermaux terrestres. La diversité de ces organismes est déterminée principalement par la température.
Alors qu'une gamme variée d'espèces bactériennes habitent des environnements modérément thermophiles, les photoautotrophes peuvent en venir à dominer la communauté microbienne et former des structures macroscopiques de type «mat» ou «tapis»..
Ces «tapis photosynthétiques» sont présents à la surface de la plupart des sources chaudes neutres et alcalines (pH supérieur à 7,0) à des températures comprises entre 40 et 71 ° C, les cyanobactéries étant établies comme les principaux producteurs dominants..
Au-dessus de 55 ° C, les tapis photosynthétiques sont principalement habités par des cyanobactéries unicellulaires telles que Synechococcus sp.
Les tapis microbiens photosynthétiques peuvent également être principalement habités par des bactéries des genres Chloroflexus Oui Roseiflexus, les deux membres de l'ordre Chloroflexales.
Lorsqu'elles sont associées à des cyanobactéries, les espèces de Chloreflexus Oui Roseiflexus se développer de manière optimale dans des conditions photohétérotrophes.
Si le pH est acide, les genres sont communs Acidiosphaera, Acidiphilium, Desulfotomaculum, Hydrogenobaculum, Methylokorus, Sulfobacillus Thermoanaerobacter, Thermodesulfobium Oui Thermodésulfateur.
Dans les sources hyperthermophiles (entre 72 et 98 ° C), on sait que la photosynthèse ne se produit pas, ce qui permet la prédominance des bactéries chimolytoautotrophes.
Ces organismes appartiennent au phylum Aquificae et sont cosmopolites; peut oxyder l'hydrogène ou le soufre moléculaire avec de l'oxygène comme accepteur d'électrons et fixer le carbone via la voie de l'acide tricarboxylique réducteur (rTCA).
La plupart des archées cultivées et incultes identifiées dans des environnements thermiques neutres et alcalins appartiennent au phylum Crenarchaeota.
Espèces comme Pendentifs en thermofilum, agrégans Thermosphaera ou alors Stetteria hydrogénophila Nitrosocaldus yellowstonii, prolifèrent en dessous de 77 ° C et Thermoproteus neutrophilus, Vulcanisaeta distributa, Thermofilum pendens, Aeropyruni pernix, Desulfurococcus mobilis et Agrégans Ignisphaera, dans des sources avec des températures supérieures à 80 ° C.
Dans les environnements acides, on trouve des archées des genres: Sulfolobus, Sulfurococcus, Metallosphaera, Acidianus, Sulfurisphaera, Picrophilus, Thermoplasma, Thennocladium Oui Galdivirga.
Parmi les eucaryotes de sources neutres et alcalines, on peut citer Thermomyces lanuginosus, Scytalidium thermophilum, Echinamoeba thermarum, Marinamoeba thermophilia Oui Oramoeba funiarolia.
Dans les sources acides, vous pouvez trouver les genres: Pinnularia, Cyanidioschyzon, Cyanidium ou alors Galdieria.
Avec des températures allant de 2 ° C à plus de 400 ° C, des pressions dépassant plusieurs milliers de livres par pouce carré (psi) et des concentrations élevées de sulfure d'hydrogène toxique (pH de 2,8), les évents hydrothermaux en eau profonde sont probablement les plus extrêmes. environnements sur notre planète.
Dans cet écosystème, les microbes servent de maillon inférieur de la chaîne alimentaire, tirant leur énergie de la chaleur géothermique et des produits chimiques trouvés au plus profond de l'intérieur de la Terre..
La faune associée à ces sources ou évents est très variée et les relations entre les différents taxons ne sont pas encore entièrement comprises..
Parmi les espèces qui ont été isolées figurent à la fois des bactéries et des archées. Par exemple, des archées du genre ont été isolées Méthanocoque, Methanopyus et bactéries anaérobies thermophiles du genre Caminibacter.
Les bactéries se développent dans les biofilms qui se nourrissent de plusieurs organismes tels que les amphipodes, les copépodes, les escargots, les crevettes-crabe, les vers tubicoles, les poissons et les poulpes.
Un panorama commun est constitué par les accumulations de moules, Bathymodiolus thermophilus, plus de 10 cm de longueur, se pressant dans les fissures de la lave basaltique. Ceux-ci sont généralement accompagnés de nombreux crabes galateidés (Munidopsis subsquamosa).
L'un des organismes les plus inhabituels trouvés est le ver tubicole Riftia pachyptila, qui peuvent être regroupés en grandes quantités et atteindre des tailles proches de 2 mètres.
Ces vers tubulaires n'ont pas de bouche, d'estomac ou d'anus (c'est-à-dire qu'ils n'ont pas de système digestif); il s'agit d'un sac complètement fermé, sans aucune ouverture sur l'environnement extérieur.
La couleur rouge vif du stylo à la pointe est due à la présence d'hémoglobine extracellulaire. Le sulfure d'hydrogène est transporté à travers la membrane cellulaire associée aux filaments de ce panache, et à travers l'hémoglobine extracellulaire atteint un «tissu» spécialisé appelé trophosome, composé entièrement de bactéries chimiosynthétiques symbiotiques..
On peut dire que ces vers ont un «jardin» interne de bactéries qui se nourrissent de sulfure d'hydrogène et fournissent la «nourriture» du ver, une adaptation extraordinaire.
Les déserts chauds couvrent 14 à 20% de la surface de la Terre, soit environ 19 à 25 millions de km.
Les déserts les plus chauds, tels que le Sahara d'Afrique du Nord et les déserts du sud-ouest des États-Unis, du Mexique et de l'Australie, se trouvent dans tous les tropiques dans les hémisphères nord et sud (entre environ 10 ° et 30-40 ° de latitude).
Une caractéristique déterminante d'un désert chaud est l'aridité. Selon la classification climatique de Koppen-Geiger, les déserts sont des régions avec une pluviométrie annuelle inférieure à 250 mm.
Cependant, les précipitations annuelles peuvent être un indice trompeur, car la perte d'eau est un facteur décisif du bilan hydrique..
Ainsi, la définition du désert du Programme des Nations Unies pour l'environnement est un déficit annuel d'humidité dans des conditions climatiques normales, où l'évapotranspiration potentielle (PET) est cinq fois supérieure aux précipitations réelles (P)..
Le PET élevé est répandu dans les déserts chauds car, en raison du manque de couverture nuageuse, le rayonnement solaire approche le maximum dans les régions arides.
Les déserts peuvent être divisés en deux types selon leur niveau d'aridité:
Les déserts se distinguent des terres arides semi-arides (P / PET 0,2-0,5) et des terres subhumides sèches (0,5-0,65).
Les déserts ont d'autres caractéristiques importantes, telles que leurs fortes variations de température et la forte salinité de leurs sols..
D'un autre côté, un désert est généralement associé aux dunes et au sable, cependant, cette image ne correspond qu'à 15-20% de tous; les paysages rocheux et montagneux sont les environnements désertiques les plus fréquents.
Les habitants des déserts, qui sont thermophiles, ont une série d'adaptations pour faire face aux adversités qui découlent du manque de pluie, des températures élevées, des vents, de la salinité, entre autres.
Les plantes xérophytes ont développé des stratégies pour éviter la transpiration et stocker autant d'eau que possible. La succulence ou l'épaississement des tiges et des feuilles est l'une des stratégies les plus utilisées.
Il est évident dans la famille des Cactaceae, où les feuilles ont également été modifiées sous forme d'épines, à la fois pour éviter l'évapotranspiration et pour repousser les herbivores..
Le genre Lithops ou les plantes en pierre, originaires du désert de Namibie, développent également la succulence, mais dans ce cas, la plante pousse au ras du sol, se camouflant avec les pierres environnantes.
D'autre part, les animaux qui vivent dans ces habitats extrêmes développent toutes sortes d'adaptations, de la physiologie à l'éthologique. Par exemple, les rats dits kangourous présentent une miction à faible volume en petit nombre, ce qui rend ces animaux très efficaces dans leur environnement où l'eau est rare..
Un autre mécanisme pour réduire la perte d'eau est une augmentation de la température corporelle; par exemple, la température corporelle des chameaux au repos peut augmenter en été d'environ 34 ° C à plus de 40 ° C.
Les variations de température sont d'une grande importance dans la conservation de l'eau, pour ce qui suit:
Un autre exemple est le rat de sable (Psammomys obesus), qui a développé un mécanisme digestif qui leur permet de se nourrir uniquement de plantes du désert de la famille des Chénopodiacées, qui contiennent de grandes quantités de sels dans les feuilles.
Les adaptations éthologiques (comportementales) des animaux du désert sont nombreuses, mais la plus évidente implique peut-être que le cycle activité-repos est inversé.
De cette manière, ces animaux deviennent actifs au coucher du soleil (activité nocturne) et cessent d'être actifs à l'aube (repos diurne), ainsi leur vie active ne coïncide pas avec les heures les plus chaudes..
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