Ekstremofil
Ekstremofil (latinsko extremus – skrajen + grško : philiā – ljubezen) je organizem, ki uspeva v fizikalnih in geokemičnih razmerah, škodljivih za večino drugih živih bitij. Večina ekstremofilov so mikrobi, in sicer mnoge vrste arhej ter bakterij, poleg tega pa med drugim spadajo med ekstremofile tudi mnogoščetinci vrste Alvinella pompejana, žuželke podreda Grylloblattidae, višji raki vrste Euphausia superba in počasniki (Tardigrada).

V nasprotju s tem imenujemo organizme, ki prebivajo v zmernih temperaturah (tj. med 15 °C  in 40 °C), mezofili, tiste, ki prebivajo v okolju z nevtralno vrednostjo pH, pa nevtrofili.

Vrste ekstremofilov 
Vsaka vrsta se nanaša na posamezno ekološko nišo (razmerje do preostalih delov ekosistema). Razvrstitev za vsak organizem oziroma skupino ni izključna, saj nekateri spadajo v dve ali več vrst; takim organizmom pravimo poliekstremofili. To so organizmi, ki živijo v vročih kamnih globoko pod zemeljskim površjem ter so termofili in barofili.

Evolucijski pogled 

Prilagajanje je pri ekstremofilih v letih evolucije zahtevalo velike spremembe pri prerazporeditvi "surovin", kot sta kemična energija in ogljik. Te zahteve so pogosto omejile širitev tovrstnih organizmov v druga okolja. Koren besede -fil, ki v grščini izvorno pomeni "ljubezen", je s tega vidika včasih pretiravanje, saj je prilagajanje lahko le neobvezno. Na primer halofilna rastlina Atriplex halimus v suhih in slanih puščavah raste kot nizko grmičevje z majhnimi listi v blagih razmerah, na rodovitni zemlji in ob zadostni količini vode pa lahko zraste mnogo višje z velikimi listi. Ta fenotip je pomembna evolucijska prednost.

V nasprotju s splošnim napačnim prepričanjem, da je večina ekstremofilov prokariontov, se ekstremofili raztezajo po celotnem evolucijskem drevesu. Slednje je praktična posledica prilagoditev stresu v okolju, kar je osrednja gonilna sila v evoluciji.

Ekstremofili so se na stres prilagodili različno: če so npr. v okolju strupene soli kovin, jih organizem izloči, v okoljih z visokimi temperaturami imajo organizmi stabilne zgradbe beljakovin, pri nizkih temperaturah pa se zmrzovanju vode uprejo s protizmrzovalnimi sestavinami, kot so protizmrzovalne beljakovine. Mnogo ekstremofilov se stresnemu okolju v bistvu ne prilagodi, ampak se mu izogne, na primer dormantne bakterije in rastlinska semena, ki rastejo in se razvijajo v ugodnih razmerah.

Poseben primer ekosistema je okoli globokomorskih hidrotermalnih vrelcev, kjer so primarni vir energije molekule, iz katerih se lahko energija sprosti sorazmerno lahko; taka molekula je metan (CH4), ki ga privzemajo nekatere bakterije (metanotrofi). Po nekaterih teorijah naj bi bili ti vrelci izvor prvih začetkov življenja, nato pa naj bi se primitivne oblike organizmov razširile na druga območja.

Ekstremofili in astrobiologija 

V astrobiologiji ekstremofile stalno raziskujejo, saj naj bi bili mnogi tovrstni organizmi sposobni prebivati v razmerah, podobnih na drugih planetih. Že sam obstoj ekstremofilov in morebitni obstoj podobnih zunajzemeljskih razmer povečata verjetnost za obstoj zunajzemeljskega življenja, vsaj na enocelični ravni. Na Marsu so morda območja permafrosta globoko pod površjem in bi lahko vsebovala skupnosti endolitov. Prav tako bi lahko bili organizmi v oceanu pod površjem na Jupitrovem naravnem satelitu Evropa. 

V okviru panspermije, po kateri naj bi se življenje v vesolju razširjalo z meteoriti, asteroidi in podobnimi nebesnimi telesi, bi bil prvi kandidat za to organizem, ki bi lahko uspeval v suhem okolju z radioaktivno odpornostjo; tak organizem bi lahko bil bakterija Deinococcus radiodurans.

Ekstremofili so zelo verjetno sposobni preživeti v vakuumu vesolja. Aprila leta 1967 je npr. sonda Surveyor 3 pristala na Luni, dve leti in pol pozneje pa jo je obiskala odprava Apolla 12, ki je televizijsko kamero odstranila in jo v zapečateni posodi odnesla nazaj na Zemljo. Namen je bil ugotoviti odpornost delov sonde proti skrajnim temperaturnim nihanjem, vakuumu in močnemu sončnemu obsevanju. V strogih sterilnih razmerah laboratorija so vzeli mikrobiološke vzorce, ki so pokazali rast znanih bakterijskih vrst. Omenjene bakterije so očitno preživele take skrajne razmere, globoko v napravo pa so verjetno zašle med samo izdelavo kamere (torej še pred izstrelitvijo sonde), ko je tehnik kihnil. Ob upoštevanju strogih razmer med prevozom in v laboratoriju je kontaminacija zelo malo verjetna.

Praktična uporaba 
Specialni prilagoditveni mehanizmi ekstremofilov imajo nemalokrat praktičen pomen za človeštvo. Mnogo biomolekul, kot so encimi in antibiotiki, ki izvirajo iz ekstremofilov, se uporablja v industrijskih procesih. Znanstveniki trenutno proučujejo možnost prenosa odpornih lastnosti ekstremofilov proti slabo odpornim kulturnim rastlinam in živalim.

Najbolj znana je verižna reakcija s polimerazo (PCR), ki sloni na encimih, ki so odporni proti visokim temperaturam (95 °C), potrebne za ločevanje verig DNA; ena takih polimeraz, tj. polimeraza Taq, je bila izolirana iz arheje Thermophilus aquaticus. Metoda PCR je danes široko uporabljena v laboratorijskih poskusih in v medicini, npr. za prepoznavanje bakterijskega in virusnega seva, genetsko testiranje posameznika ter v forenziki. Industrijsko zanimivi so tudi encimi alkalifilov, ki jih dodajajo biološkim pralnim praškom, encimi acidofilov, ki vse bolj postajajo pomembni pri t. i. mikrobnem luženju dragocenih kovin iz rud (npr. baker, zlato in uran), ter encimi kriofilov, ki se lahko uporabijo v milih in detergentih za pranje v mrzli vodi ter za katalizo reakcij, ki jih je treba izvesti v hladnem okolju. Industrija si tudi veliko obeta od izkoriščanja ekstremofilov za čiščenje okolja in razgradnjo strupenih snovi, kot so nafta, pesticidi in topila.

Sklici in opombe

Viri 
 Ashcroft F. (2011). Življenje v skrajnostih: umetnost preživetja. Ljubljana: Zavod Republike Slovenije za šolstvo. ISBN 978-961-234-991-2 
 Cavicchioli, R. & Thomas, T. (2000). Extremophiles. V: Encyclopedia of Microbiology, 2. izdaja, urednik Lederberg, J. (str. 317–337). San Diego: Academic Press.
 Gale, J. (2009). Astrobiology of Earth: The Emergence, Evolution, and Future of Life on a Planet in Turmoil. Oxford: Oxford university press, str. 149-53. ISBN 978-0-19-920581-3

Zunanje povezave 
 Splošne informacije o ekstremofilih - DaveDarling's Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight 
 Podrobnejše informacije o ekstremofilnih evkariontih - Natural History Museum 
 Raziskave ekstremofilov  - Idaho National Laboratory
Ekstremofil ( latinsko extremus – skrajen + grško \ : philiā – ljubezen ) je organizem , ki uspeva v fizikalnih in geokemičnih razmerah , škodljivih za večino drugih živih bitij . Večina ekstremofilov so mikrobi , in sicer mnoge vrste arhej ter bakterij , poleg tega pa med drugim spadajo med ekstremofile tudi mnogoščetinci vrste Alvinella pompejana , žuželke podreda Grylloblattidae , višji raki vrste Euphausia superba in počasniki ( Tardigrada ) . V nasprotju s tem imenujemo organizme , ki prebivajo v zmernih temperaturah ( tj . med°C in°C ) , mezofili , tiste , ki prebivajo v okolju z nevtralno vrednostjo pH , pa nevtrofili . Vrste ekstremofilov Vsaka vrsta se nanaša na posamezno ekološko nišo ( razmerje do preostalih delov ekosistema ) . Razvrstitev za vsak organizem oziroma skupino ni izključna , saj nekateri spadajo v dve ali več vrst ; takim organizmom pravimo poliekstremofili . To so organizmi , ki živijo v vročih kamnih globoko pod zemeljskim površjem ter so termofili in barofili . Evolucijski pogled Prilagajanje je pri ekstremofilih v letih evolucije zahtevalo velike spremembe pri prerazporeditvi " surovin " , kot sta kemična energija in ogljik . Te zahteve so pogosto omejile širitev tovrstnih organizmov v druga okolja . Koren besede - fil , ki v grščini izvorno pomeni " ljubezen " , je s tega vidika včasih pretiravanje , saj je prilagajanje lahko le neobvezno . Na primer halofilna rastlina Atriplex halimus v suhih in slanih puščavah raste kot nizko grmičevje z majhnimi listi v blagih razmerah , na rodovitni zemlji in ob zadostni količini vode pa lahko zraste mnogo višje z velikimi listi . Ta fenotip je pomembna evolucijska prednost . V nasprotju s splošnim napačnim prepričanjem , da je večina ekstremofilov prokariontov , se ekstremofili raztezajo po celotnem evolucijskem drevesu . Slednje je praktična posledica prilagoditev stresu v okolju , kar je osrednja gonilna sila v evoluciji . Ekstremofili so se na stres prilagodili različno : če so npr. v okolju strupene soli kovin , jih organizem izloči , v okoljih z visokimi temperaturami imajo organizmi stabilne zgradbe beljakovin , pri nizkih temperaturah pa se zmrzovanju vode uprejo s protizmrzovalnimi sestavinami , kot so protizmrzovalne beljakovine . Mnogo ekstremofilov se stresnemu okolju v bistvu ne prilagodi , ampak se mu izogne , na primer dormantne bakterije in rastlinska semena , ki rastejo in se razvijajo v ugodnih razmerah . Poseben primer ekosistema je okoli globokomorskih hidrotermalnih vrelcev , kjer so primarni vir energije molekule , iz katerih se lahko energija sprosti sorazmerno lahko ; taka molekula je metan ( CH4 ) , ki ga privzemajo nekatere bakterije ( metanotrofi ) . Po nekaterih teorijah naj bi bili ti vrelci izvor prvih začetkov življenja , nato pa naj bi se primitivne oblike organizmov razširile na druga območja . Ekstremofili in astrobiologija V astrobiologiji ekstremofile stalno raziskujejo , saj naj bi bili mnogi tovrstni organizmi sposobni prebivati v razmerah , podobnih na drugih planetih . Že sam obstoj ekstremofilov in morebitni obstoj podobnih zunajzemeljskih razmer povečata verjetnost za obstoj zunajzemeljskega življenja , vsaj na enocelični ravni . Na Marsu so morda območja permafrosta globoko pod površjem in bi lahko vsebovala skupnosti endolitov . Prav tako bi lahko bili organizmi v oceanu pod površjem na Jupitrovem naravnem satelitu Evropa . V okviru panspermije , po kateri naj bi se življenje v vesolju razširjalo z meteoriti , asteroidi in podobnimi nebesnimi telesi , bi bil prvi kandidat za to organizem , ki bi lahko uspeval v suhem okolju z radioaktivno odpornostjo ; tak organizem bi lahko bil bakterija Deinococcus radiodurans . Ekstremofili so zelo verjetno sposobni preživeti v vakuumu vesolja . Aprila letaje npr. sonda Surveyorpristala na Luni , dve leti in pol pozneje pa jo je obiskala odprava Apolla ki je televizijsko kamero odstranila in jo v zapečateni posodi odnesla nazaj na Zemljo . Namen je bil ugotoviti odpornost delov sonde proti skrajnim temperaturnim nihanjem , vakuumu in močnemu sončnemu obsevanju . V strogih sterilnih razmerah laboratorija so vzeli mikrobiološke vzorce , ki so pokazali rast znanih bakterijskih vrst . Omenjene bakterije so očitno preživele take skrajne razmere , globoko v napravo pa so verjetno zašle med samo izdelavo kamere ( torej še pred izstrelitvijo sonde ) , ko je tehnik kihnil . Ob upoštevanju strogih razmer med prevozom in v laboratoriju je kontaminacija zelo malo verjetna . Praktična uporaba Specialni prilagoditveni mehanizmi ekstremofilov imajo nemalokrat praktičen pomen za človeštvo . Mnogo biomolekul , kot so encimi in antibiotiki , ki izvirajo iz ekstremofilov , se uporablja v industrijskih procesih . Znanstveniki trenutno proučujejo možnost prenosa odpornih lastnosti ekstremofilov proti slabo odpornim kulturnim rastlinam in živalim . Najbolj znana je verižna reakcija s polimerazo ( PCR ) , ki sloni na encimih , ki so odporni proti visokim temperaturam°C ) , potrebne za ločevanje verig DNA ; ena takih polimeraz , tj. polimeraza Taq , je bila izolirana iz arheje Thermophilus aquaticus . Metoda PCR je danes široko uporabljena v laboratorijskih poskusih in v medicini , npr. za prepoznavanje bakterijskega in virusnega seva , genetsko testiranje posameznika ter v forenziki . Industrijsko zanimivi so tudi encimi alkalifilov , ki jih dodajajo biološkim pralnim praškom , encimi acidofilov , ki vse bolj postajajo pomembni pri t. i. mikrobnem luženju dragocenih kovin iz rud ( npr. baker , zlato in uran ) , ter encimi kriofilov , ki se lahko uporabijo v milih in detergentih za pranje v mrzli vodi ter za katalizo reakcij , ki jih je treba izvesti v hladnem okolju . Industrija si tudi veliko obeta od izkoriščanja ekstremofilov za čiščenje okolja in razgradnjo strupenih snovi , kot so nafta , pesticidi in topila . Sklici in opombe Viri Ashcroft F. Življenje v skrajnostih : umetnost preživetja . Ljubljana : Zavod Republike Slovenije za šolstvo . ISBN234 - 991 - 2 Cavicchioli , R . & Thomas , T. Extremophiles. V: Encyclopedia of Microbiology , izdaja , urednik Lederberg , J. ( str . 337 ) . San Diego : Academic Press . Gale , J. Astrobiology of Earth : The Emergence , Evolution , and Future of Life on a Planet in Turmoil . Oxford : Oxford university press , str. ISBN19- 920581 -3 Zunanje povezave Splošne informacije o ekstremofilih - DaveDarling's Encyclopedia of Astrobiology , Astronomy , and Spaceflight Podrobnejše informacije o ekstremofilnih evkariontih - Natural History Museum Raziskave ekstremofilov - Idaho National Laboratory