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Qual è la temperatura più alta alla quale le alghe possono sopravvivere?

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So che ci sono molte specie diverse di alghe e che ognuna ha tolleranze ambientali diverse. Ho visto dati su diverse specie:

  • alga bruna Sargassum echinocarpum J. Agardh - cresce bene a 35°
  • Dictyopteris australis - cresce poco sopra i 28°
  • alghe blu-verdi alofile A. fertilissima - temperature di 47° stimolano la germinazione

Qual è la temperatura più alta a cui possono sopravvivere le alghe in crescita o le sue spore? In altre parole, quale temperatura garantirebbe che nessuna alga possa crescere in seguito se non reintrodotta?


In base all'habitat delle Alghe, una classificazione chiamata "Termofite" può sopportare temperature elevate. Le alghe termofite crescono intorno alle sorgenti termali e possono vivere intorno ai 70°C.

Di seguito trovi il riferimento per tutte le classificazioni e maggiori dettagli.

http://www.yourarticlelibrary.com/biology/8-types-of-algae-classified-according-to-their-habitat/7098/

http://www.biologydiscussion.com/essay/essay-on-algae/20891


Temperature record portano alla fioritura tardiva di alghe blu-verdi in alcuni laghi

Le alte temperature in Wisconsin stanno portando alla fioritura di alghe blu-verdi in alcuni laghi.

Secondo il National Weather Service, lo scorso giovedì Madison ha raggiunto una temperatura record di 72 gradi per il 5 novembre.

Non è insolito vedere fioriture in autunno, ha detto Emily Stanley, professore presso l'Università del Wisconsin-Madison Center for Limnology e Department of Integrative Biology, ma l'aumento delle temperature potrebbe renderle più frequenti nel corso dell'anno.

Il clima caldo della scorsa settimana ha creato le condizioni perfette per una fioritura nel lago Monona, ha affermato. Alghe azzurre sono state avvistate anche nel lago Winnebago.

"Questo è ciò che otterremo man mano che il clima si riscalda. Le fioriture si verificheranno per un periodo di tempo più lungo fino all'autunno", ha detto Stanley.


I segreti genetici delle alghe forniscono informazioni vitali sullo sbiancamento dei coralli

Un team di ricercatori dell'UNSW Australia ha identificato i geni che consentono ad alcune alghe che vivono nei coralli di tollerare temperature oceaniche più elevate di altre. I geni potrebbero fungere da marcatori per comprendere il rischio di sbiancamento dei coralli in diverse aree delle barriere coralline tropicali, inclusa la Grande Barriera Corallina.

"I coralli tropicali non possono sopravvivere senza le alghe Symbiodinium che vivono al loro interno. Questi minuscoli organismi fotosintetici possono fornire ai coralli oltre il 90% del loro cibo", afferma la prima autrice dello studio e dottoranda dell'UNSW Rachel Levin.

L'aumento della temperatura dell'acqua stressa le alghe, inducendole a produrre un eccesso di sostanze chimiche tossiche, chiamate specie reattive dell'ossigeno, che danneggiano sia le alghe che i coralli. Di conseguenza, i coralli espellono le alghe stressate dal calore, diventano bianchi e muoiono di fame a meno che non vengano ricolonizzati da nuove alghe.

"Per la prima volta, abbiamo scoperto il meccanismo che spiega perché alcune alghe possono resistere a temperature più elevate ed evitare lo sbiancamento", afferma Levin. "Abbiamo scoperto che possono attivare i geni per produrre proteine ​​che neutralizzano le sostanze chimiche tossiche".

Lo studio è pubblicato sulla rivista ad alto impatto Biologia Molecolare ed Evoluzione. Il team di ricerca comprende il professor Peter Steinberg dell'UNSW, direttore del Sydney Institute of Marine Science, e la professoressa Madeleine van Oppen dell'Australian Institute of Marine Science e dell'Università di Melbourne.

"Poiché i sistemi marini sono sempre più messi alla prova da molteplici minacce ambientali, è fondamentale non solo descrivere la gravità di tali minacce, ma anche comprendere la capacità degli organismi e degli ecosistemi marini di adattarsi e superare tali minacce", afferma il professor Steinberg. i ricercatori hanno confrontato due culture di alghe originariamente isolate dal corallo situate in un luogo più caldo e in un luogo più fresco della Grande Barriera Corallina. Le alghe della posizione più fredda vengono danneggiate e vengono espulse dai coralli sotto stress da calore, ma le alghe isolate dalla posizione più calda rimangono sane sotto stress da calore e non vengono espulse dal corallo.

Il team ha studiato i geni delle alghe per scoprire quelli che vengono attivati ​​o disattivati ​​nel corso di un esperimento di stress da calore condotto in laboratorio. Le alghe microscopiche hanno più geni degli umani.

"Abbiamo scoperto che solo le alghe della barriera corallina più calda possono attivare tipi specifici di geni quando sono sotto stress da calore per contrastare gli effetti dannosi delle specie reattive dell'ossigeno", afferma Levin. "Il rischio di sbiancamento dei coralli in diverse aree della Grande Barriera Corallina potrebbe essere valutato utilizzando questi geni come marcatori".

Il professor van Oppen afferma che lo studio ha prodotto un altro risultato sorprendente. "Abbiamo anche scoperto che, sotto stress, entrambi i tipi di alghe possono passare dalla loro normale modalità di riproduzione asessuata alla riproduzione sessuale.

"La riproduzione sessuale aiuta ad accelerare l'evoluzione e può consentire ad alcune alghe di adattarsi abbastanza rapidamente da tollerare l'aumento della temperatura della superficie del mare. Questo potrebbe essere un "biglietto d'oro" naturale che consente ad alcuni coralli di sopravvivere a un evento di sbiancamento", afferma.

In un evento senza precedenti, quest'anno gran parte della Grande Barriera Corallina ha subito lo sbiancamento a causa delle temperature della superficie del mare insolitamente elevate, con le stime più recenti che indicano che circa un quarto dei coralli è già stato perso a causa della mortalità correlata allo sbiancamento in tutta la barriera corallina. .

Indagini future potrebbero rivelare se i coralli sopravvissuti contengono alghe in grado di attivare i geni tolleranti al calore svelati in questo studio.


Acidificazione dell'oceano

Alcuni coralli possono sostituire le alghe che vivono all'interno dei loro tessuti con ceppi diversi che sono più tolleranti al calore e queste specie di coralli hanno maggiori possibilità di sopravvivere ai cambiamenti climatici globali nei prossimi decenni.

Quando la temperatura del mare è troppo alta, i coralli espellono le alghe microscopiche che vivono nei loro tessuti. Questo è ciò che accade durante lo sbiancamento dei coralli. Perdere le alghe in questo modo è dannoso per i coralli perché le alghe normalmente forniscono loro ossigeno e rimuovono i loro prodotti di scarto. Tuttavia, i biologi marini hanno precedentemente scoperto che quando alcuni coralli sono esposti a temperature più calde, possono scambiare le alghe all'interno dei loro tessuti con ceppi che hanno una maggiore tolleranza termica.

Cheryl Logan della California State University di Monterey Bay e i suoi colleghi hanno sviluppato un modello per simulare come questi coralli - e altre specie di coralli - risponderanno al riscaldamento globale e all'acidificazione degli oceani. Hanno applicato il loro modello alle barriere coralline del 1925 in tutto il mondo in quattro diversi scenari climatici.

Questi scenari sono stati tratti dal rapporto 2019 del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici. Ognuno modella gli effetti del cambiamento climatico sul pianeta fino al 2100, in funzione dei diversi livelli di emissioni di gas serra.

I ricercatori hanno scoperto che le specie di corallo che sono in grado di scambiare le loro alghe con ceppi più resistenti al calore hanno maggiori probabilità di sopravvivere fino al 2100 resistendo allo sbiancamento. Ma questo era solo il caso in scenari in cui le emissioni di gas serra sono mantenute basse e il riscaldamento degli oceani è limitato al di sotto dei 2°C.

"Con uno scenario a basse emissioni, che si allinea con gli obiettivi dell'accordo di Parigi, vediamo che questi tipi di corallo persistono fino alla fine del secolo", afferma Logan. Questi coralli sono in grado di resistere meglio ad aumenti di temperatura fino a 1,5°C rispetto ai coralli senza questo adattamento.

"Le prospettive dei coralli sono generalmente piuttosto disastrose sotto i cambiamenti climatici, ma abbiamo trovato un barlume di speranza", afferma Logan. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che essenzialmente tutti i coralli morirebbero entro il 2050 nei due scenari con elevate emissioni di gas serra: l'aumento di temperatura associato era troppo elevato anche per le alghe resistenti al calore.

Il loro modello ha anche rivelato che le barriere coralline potrebbero sopravvivere fino al 2300 se qualsiasi cambiamento antropico e riscaldamento del pianeta indotto dall'uomo venissero rimossi. "I coralli sono estremamente importanti per la biodiversità in quanto forniscono un luogo in cui ad un certo punto vivono fino a un quarto dei pesci marini", afferma Logan.

I ricercatori ritengono che ciò potrebbe aiutare a informare gli sforzi di conservazione per concentrarsi su questi tipi speciali di corallo rispetto a tecniche più rischiose. "Invece di introdurre geni nelle popolazioni di coralli per aumentare artificialmente la loro tolleranza termica, potremmo concentrarci solo sulla naturale capacità di adattamento di questi coralli", afferma Logan.


8 tipi di alghe classificati in base ai loro habitat

La maggior parte del territorio è ricoperta da acqua dolce o acqua di mare. Inoltre, molte altre alghe si trovano in condizioni un po' più secche. Si trovano sui tronchi degli alberi, sui cavi telefonici, sulle rocce, sui muri, nelle sorgenti termali e in molti altri habitat insoliti.

Cortesia dell'immagine: digitaltrends.com/wp-content/uploads/2012/11/Why-not-algae-fuel-part-1-2.jpg

Qui alcune delle alghe sono state classificate in base ai loro habitat. Particolare enfasi è stata data alla presenza di alghe d'acqua dolce.

1. Idrofite:

Sono più o meno completamente sommersi o galleggianti liberi sulla superficie dell'acqua. Le idrofite possono essere suddivise nei seguenti capi.

Diverse alghe d'acqua dolce e marine si trovano in condizioni attaccate. Le acque dolci come Chara, Nitella, Cladophora, Gongrosira, Chaemosiphon, ecc., si trovano attaccate a qualche substrato nel fondo dell'acqua. Quasi tutte le alghe brune (Phaeophyceae) si trovano attaccate ad alcuni substrati marini.

Tali alghe crescono lungo le rive di laghi e stagni, e possono essere delimitate da bentofite con qualche difficoltà. Le forme d'acqua dolce più importanti sono – Oedogonium, Chaetophora, alcune specie di Spirogyra, Mougeotia, alcune diatomee, Scytonema e Rivularia.

Molte alghe sono segnalate da sorgenti termali. Queste alghe possono tollerare la temperatura fino a 70°C o più. Secondo Copeland, 53 generi e 153 specie di Chroococcaceae possono sopravvivere fino a 84°C. Alcune Oscillatoriaceae possono sopravvivere fino a 85°C. Ciò conferma che le Myxophyceae (alghe blu-verdi) sono primitive.

Le alghe che galleggiano sulla superficie dell'acqua sono chiamate "planctofite". Possono essere di due tipi, "vale a dire, (a) euplanktophytes (b) tychoplanktophytes".

(un) Euplanctofiti:

Non sono mai attaccati e fin dall'inizio sono liberi di galleggiare, ad esempio diatomee, Cosmarium, Closterium, Microcystis, Sphaeroplea, Scenedesmus, Pediastrum, Chlamydomonas, Volvox, altri Volvocales e alcuni membri di Chroococcoles. Le forme di cui sopra sono acqua dolce in abitudine.

(B) Ticoplanctofiti:

All'inizio, tali alghe sono attaccate, ma in seguito si staccano e galleggiano liberamente, ad esempio alcune specie di Spirogyra, Zygnema, Cladophora, Oedogonium, Rhizoclonium, Mougeotia, Tribonema, Microspora, Cylindrospermum, Tetraspora, Rivularia, Nostoc, Gloeotrichia, Sargassum, ecc.

Le alghe presenti nelle acque saline sono conosciute come ‘halophytes’. Gli esempi più eclatanti sono Dunaliella e Chlamydomonas che si trovano nei laghi salati, le specie di Scenedesmus, Aphanocapsa, Pediastrum, Aphanothece e Oscillatoria si trovano in acque saline le specie di Enteromorpha si trovano negli astuari interni molte specie di Ulvales, Ulotrichales, Conjugales, e Myxophyceae si trovano vicino al mare negli astuari.

Molte alghe si trovano su altre piante viventi e su specie più grandi di alghe. Aphanochaete, Bulbochaete, Oedogonium e Microspora, si trovano come epifite su specie più grandi di specie Oedogonium, Cladophora, Rhizoclonium, Vaucheria e Hydrodictyon. Coleochaete nitellarum è epifita su specie di Chara e Nitella.

Alcune delle specie di Coleochaete sono epifite su alcune erbe coltivate sulle rive degli stagni e delle idrofite come Vallisneria, Typha, Ipomoea e molte altre piante acquatiche. Il chaetonema si trova epifita sulle masse mucillaginose di Tetraspora e Batrachospermum.

(vii) Epizoofite:

Alcune alghe si trovano su animali acquatici viventi come tartarughe, gusci di molluschi, pesci, ecc. Specie di Cladophora crescono su gusci di molluschi. Protoderma e Basicladia si verificano sul dorso delle tartarughe. Characiopsis e Characium si verificano rispettivamente sulle zampe posteriori e anteriori di Branchipus.

2. Edafofiti:

Tali alghe sono anche chiamate alghe terrestri. Si trovano sopra o all'interno della superficie terrestre. Possono essere (i) saphophytes e (ii) criptofite.

(i) Safofiti:
Sono alghe di superficie. La maggior parte delle specie di Myxophyceae si trova sulla superficie del suolo. Inoltre, sulla superficie del suolo umido si incontrano Mesotaenium, Botrydium, Protosiphon, Oedocladium, Vaucheria, Fritschiella e molti altri.

Tali alghe sono di abitudine sotterranea e si trovano all'interno del suolo. Le specie di Myxophyceae si trovano nel suolo. Le specie di Nostoc, Anabaena ed Euglena sono state segnalate dalle risaie, dove fissano anche l'azoto atmosferico nel terreno per arricchire la fertilità dei campi.

3. Aerofite:

Tali alghe sono aeree nell'habitat. Si trovano sui tronchi degli alberi, sui muri, sui fili di recinzione, sulle rocce e sugli animali e su tanti altri substrati aerei.

Tali alghe sono epifite sulle foglie degli alberi. Specie di Trentepohlia si trovano comunemente sulla corteccia degli alberi. Si verificano anche su rocce e fili di recinzione. Si trovano abbondantemente sui fili di recinzione dei giardini botanici di Calcutta. Phycopeltis si verifica su Rubus Phyllosiphon su Arisaema Rhodochytrium su Asclepias e Solidago.

Queste alghe crescono sulla corteccia degli alberi mescolate a molti muschi ed epatiche. Phormidium, Scytonema, Haplosiphon e Schizothrix crescono sulla corteccia degli alberi misti ad epatiche.

Queste alghe si trovano anche sui corpi degli animali terrestri. Alcuni Chaetophorales si trovano anche sui peli del bradipo.

Molte alghe crescono sulle rocce e sui muri. Le specie di Scytonema crescono sulle pareti nella stagione delle piogge e l'intera parete diventa macchiata di nero. Vaucheria, Nostoc e molte altre alghe si trovano anche sulle rocce bagnate.

4. Criofite:

Queste alghe si trovano su ghiaccio e neve. Queste forme algali causano neve rossa, neve verde, neve gialla, neve verde giallastra e neve viola. Nei paesi europei, soprattutto nelle regioni artiche, la neve verde è causata da Chlamydomonas, Ankistrodesmus e Mesotaenium la neve rossa è causata da specie di Chlamydomonas. Scotiella, Gloecapsa e diatomee.

5. Simbionti o endofiti:

Molte alghe crescono in associazione simbiotica con altre piante. L'esempio più eclatante di simbiosi sono i licheni, qui le alghe si trovano in associazione simbiotica di funghi. Varie Myxophyceae, ad esempio Chroococcus, Nostoc, Microcystis, Gloeocapsa, Scytonema, Rivularia, ecc., sono state separate dai licheni. Alcune alghe verdi, ad esempio Coccomyxa, Chlorella, Protococcus, Palmella, ecc., si trovano anche come simbionti nei licheni.

Inoltre, diverse alghe sono endofite nel tessuto di altre piante. Anabaena azollae si trova all'interno delle foglie di Azolla (una pteridofita). Anabaena cycadae si trova nelle radici coralloidi di Cycas. Nostoc è stato segnalato dai tessuti di Anthoceros e Notothylas. Nostoc si trova nelle foglie di Sphagnum (Bryophyta) e in diverse angiosperme. Chlorochytrium è endofita all'interno di Lemna, Ceratophyllum e alcuni muschi.

6. Endozoofiti:

Alcune alghe si trovano all'interno del corpo degli animali. Zooxanthella si trova all'interno di spugne d'acqua dolce Zoochlorella si trova all'interno di Hydra viridis. Secondo Langeron circa 14 specie di Oscillatoriaceae si trovano nell'apparato digerente e respiratorio di vari vertebrati.

7. Parassiti:

Alcune alghe sono parassiti di altre piante. L'esempio più eclatante è Cephaleuros virescens che provoca il caos del fogliame del tè nell'Assam e nelle zone limitrofe, chiamato ‘ruggine rossa del tè’.

8. Alghe fluviatili:

Tali alghe si trovano nelle acque che scorrono rapidamente Ulothrix si trova nelle cascate di montagna. Stigeoclonium, Batrachospermum sono segnalati dai rapidi corsi d'acqua di Dehradun e altri tratti collinari.


Estremofili: varietà e adattamenti

Vivendo nei freddi mari polari, nelle sorgenti vulcaniche a più di 100°C e persino nei campi solfatarici altamente acidi, gli estremofili possono chiamare casa qualsiasi luogo su questo pianeta. Gli estremofili vivono la vita ai margini di ciò che è considerato la norma, con adattamenti a pressioni estreme, pH, salinità e temperatura (2). Esistono grandi varietà di organismi estremofili che abitano praticamente in ogni punto del globo, tuttavia, la maggior parte di questi sono Archeani (2). Gli estremofili possono essere suddivisi in gruppi in base al particolare biotipo in cui prosperano. I termofili prosperano a temperature molto elevate, mentre gli psicrofili vivono in ambienti molto freddi (2). Gli alcalifili possono vivere a pH elevato, mentre le loro controparti acidofile hanno un pH ottimale a livelli molto inferiori a quelli neutri (2). Inoltre, ci sono alofili che vivono in concentrazioni di sale estremamente elevate e piezofili che possono vivere a pressioni molto più alte di un'atmosfera (2).

I termofili sono forse una delle varietà più interessanti degli organismi estremofili. Questi microrganismi sono quelli che possono prosperare a temperature superiori a 50°C (9). In base alla loro temperatura ottimale, i termofili possono essere suddivisi in tre gruppi: termofili lievi con temperatura ottimale tra 50°C e 64°C e massima a 70°C, termofili estremi con temperatura ottimale tra 65°C e 85°C , ed infine ipertermofili con temperatura ottimale superiore a 85°C e massima superiore a 90°C (9). (Ai fini di questo documento, il termine “termofilo” farà riferimento a tutti gli organismi con la capacità di prosperare a temperature superiori a 50°C, se non diversamente specificato.) In precedenza si credeva che la vita non potesse prosperare a temperature superiori a 113°C C, tuttavia recenti scoperte hanno trovato un microbo chiamato ceppo 121 che è in grado di crescere a 121°C e può sopravvivere a 130°C (1). Questo ha cambiato il modo in cui molti scienziati considerano la dipendenza della vita dalla temperatura.

Al 2001, oltre sessanta specie di batteri e archea sono state isolate e coltivate tra 80°C e 110°C (9). Tra i termofili, c'è un numero molto più alto di anaerobi rispetto agli aerobi. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che l'ossigeno è molto meno solubile a temperature più elevate e quindi non è disponibile per gli organismi da utilizzare nei processi metabolici (9). I termofili possono crescere sia in ambienti terrestri che marini, inclusi: campi solfatarici, suoli geotermici, acque superficiali riscaldate vulcanicamente, fumarole calde, bocche di acque profonde e persino fumatori neri (2). Questi possono anche prosperare nei biotopi creati dall'uomo, come i rifiuti di carbone fumanti e le centrali geotermiche (2).

A causa dei rischi di vivere a temperature così estreme, i termofili hanno sviluppato una varietà di meccanismi che consentono loro di sopravvivere a temperature a cui nessun altro organismo può prosperare. Questi tratti includono una composizione lipidica di membrana unica, proteine ​​​​di membrana termostabili e tassi di turnover più elevati per vari enzimi proteici (9). Uno degli attributi più importanti per il mantenimento dell'omeostasi all'interno dell'organismo è quello della membrana plasmatica che circonda l'organismo. I termofili archeani, e anche gli acidofili, hanno membrane contenenti lipidi eterei unici (2). Questi lipidi tetraeteri attraversano l'intera membrana formando un monostrato rigido impermeabile sia agli ioni che ai protoni (2). I lipidi di tipo etereo, come questi, sono molto più forti dei lipidi di tipo estere che si trovano nei batteri non termofili e negli Eukarya (2).

Inoltre, la composizione lipidica nelle membrane dei termofili è costituita da acidi grassi più ramificati e saturi rispetto ad altri organismi (9). Avere un complesso lipidico più forte all'interno della membrana aiuta i termofili Archeani a resistere a temperature più elevate meglio di altri organismi. Oltre a dover stabilizzare la membrana plasmatica alle alte temperature, i termofili devono anche stabilizzare le loro proteine, DNA, RNA e ATP. Al momento, il processo di stabilizzazione al calore per DNA, RNA e ATP è sconosciuto (2).

I termofili hanno sviluppato modi distinti di stabilizzare al calore le proteine ​​necessarie per il mantenimento della vita. Per uno, l'energia superficiale della proteina, insieme all'idratazione dei gruppi non polari esposti, è ridotta al minimo (2). Inoltre, le regioni idrofobiche sono racchiuse in un nucleo molto denso della proteina da interazioni carica-carica tra amminoacidi (2). Si registra inoltre un aumento dei ponti salini e di altre reti, che contribuiscono a stabilizzare le strutture a temperature più elevate (2). Infine, è stato dimostrato che vi è un netto aumento della sintesi delle proteine ​​chaperonine dopo uno shock termico (2). Le chaperonine sono proteine ​​che si dispiegano e aiutano a ripiegare le proteine ​​che non sono sufficientemente ripiegate per svolgere la loro funzione richiesta (4). Aumentare il numero di questi durante le alte temperature, molto probabilmente consente alle cellule di avere una seconda possibilità di ripiegare le proteine ​​che si sono piegate male a causa del calore elevato (2).

Un altro gruppo di estremofili che si è adattato ad un ambiente estremo sono gli alofili. Questi organismi hanno la capacità di crescere a concentrazioni di sale molto elevate (2). In questo caso, le concentrazioni di sale possono essere comprese tra il 3% e il 35% (2). Comunemente, questo gruppo di estremofili può essere trovato in ambienti come l'acqua di mare, i laghi ipersalini (il Mar Morto, il Gran Lago Salato) e le anime saline (2). Organismi alofili si possono trovare anche in ambienti salini artificiali come cibi salati e pelli conciate (2). Proprio come i termofili, anche gli alofili possono essere suddivisi in tre diversi gruppi invece della temperatura di crescita ottimale, i gruppi si basano sulla salinità ottimale. Ci sono lievi alofili che crescono a una salinità ottimale dal 2% al 5%, alofili moderati che crescono a una salinità ottimale dal 5% al ​​20% e infine alofili estremi che crescono a una salinità ottimale dal 20% al 30% (6) . Inoltre, alcuni organismi sono indicati come "alotolleranti", il che significa che l'organismo ha la capacità di crescere sia in ambienti ipersalini che in ambienti non salini, ma la soluzione salina non è necessaria per una crescita ottimale (6).

Una caratteristica interessante degli ambienti ipersalini è la formazione di gradienti di concentrazione rispetto al tempo. Man mano che i piccoli corpi di acque ipersaline evaporano, la salinità aumenta gradualmente. La salinità dell'acqua può iniziare a 1 M NaCl, ma con il passare del tempo la salinità può aumentare fino a oltre 5 M NaCl (6). Ciò provoca fluttuazioni naturali nelle specie alofile che abitano quel particolare corpo idrico. Ad esempio, quando l'acqua è compresa tra 1 M e 3 M NaCl, l'ambiente tende a essere pieno di alghe, proteste e lieviti (6). Tuttavia, quando si verifica l'evaporazione e la salinità aumenta di 5 M, quegli organismi muoiono perché non possono sopravvivere a concentrazioni di sale così elevate. Gli organismi che possono sopravvivere a queste concentrazioni di sale più elevate, come gli alobatteri rosso-arancio, aumentano drasticamente di numero fino a quando il corpo non è completamente prosciugato o diluito a una concentrazione inferiore (6). Gli aumenti nelle popolazioni di alobatteri rosso-arancio sono molto drammatici e le fioriture possono raggiungere una densità di 10^8 cellule per ml (6). Tuttavia, indipendentemente dal livello di salinità a cui l'organismo può prosperare, tutti gli alofili hanno difficoltà a sopravvivere.

Uno dei maggiori problemi affrontati dagli alofili nel mantenere l'omeostasi è l'equilibrio della pressione osmotica. Poiché questi organismi sono in soluzione ipertonica, l'acqua si diffonde dalle cellule e nell'ambiente circostante. Ciò causerebbe anche la plasmolisi di organismi non alofili o, se l'organismo non ha una parete cellulare, l'organismo avvizzirebbe. Entrambe queste reazioni sarebbero letali per l'organismo (4). Di solito, l'organismo assorbirebbe ioni sodio per creare equilibrio tra l'ambiente cellulare interno ed esterno. Tuttavia, poiché gli ioni sodio a concentrazioni così elevate sarebbero potenzialmente letali all'interno di una cellula, la maggior parte degli alofili accumula ioni potassio mentre espelle attivamente ioni sodio per creare un equilibrio osmotico (2). Oltre agli ioni potassio, gli alofili accumulano anche altri soluti non distruttivi per mantenere l'equilibrio. Questi possono includere aminoacidi, glicina, betaina, ecotina e saccarosio (6).

Altri problemi affrontati dagli alofili includono: struttura proteica e struttura della membrana. Per combattere la denaturazione, l'aggregazione e la precipitazione delle proteine ​​ad alte concentrazioni di sale, le proteine ​​alofile contengono spesso un'elevata razione di amminoacidi acidi e basici, conferendo così alla superficie delle proteine ​​una carica negativa (6). Si ritiene che questa carica negativa permetta la solvatazione delle proteine ​​in un ambiente ad alto contenuto salino (6). Le membrane alofile sono uniche nella loro composizione, proprio come lo sono le termofile. Alcuni alofili fanno uso della proteina batteriorodopsina (6). Questo composto di batteriopsina e retina si trova nelle membrane di alcuni alofili in aree a forma di reticolo, conferendo alla membrana un colore viola e talvolta coprendo più del 50% dell'intera superficie della membrana (6). La funzione di questa proteina è quella di agire come una pompa protonica dipendente dalla luce (6). Se indotta da un calo dei livelli di ossigeno o da un'elevata intensità della luce, questa proteina può aiutare a supportare la crescita fototropica (6). Gli alofili hanno anche nuove vescicole di gas per consentire la flottazione degli organismi in liquidi ea profondità maggiori dove può essere disponibile più ossigeno o dove la concentrazione di sale è nell'intervallo ottimale (6).

Un'altra forma di vita estremofila è la capacità di vivere a livelli di pH inferiori a quelli neutri. Gli organismi che abitano la nicchia tra pH 0 e pH 4 sono chiamati acidofili (2). Questi organismi hanno spesso la capacità di crescere ad alte temperature e gli organismi che possono farlo sono chiamati termoacidofili (2). Gli acidofili possono abitare qualsiasi nicchia entro i limiti del pH basso, tuttavia l'unico genere noto per prosperare a pH 0, il genere Picrophilus ha la straordinaria capacità di crescere aerobicamente a 60 ° C e a pH 0 (8).

Vivere a un pH così basso’ non è facile, quindi gli acidofili hanno evoluto modi per superare le difficoltà. Per uno, il pH interno della cellula viene mantenuto il più vicino possibile alla neutralità, solitamente tra pH 5 e pH 7, al fine di evitare la denaturazione delle proteine ​​e di altre molecole (8). Però, Picrophilus oshimae è stato registrato come avente un pH interno di 4,6 (8). Inoltre, le membrane cellulari hanno una permeabilità proteica molto bassa per mantenere i protoni vaganti di un acido fuori dal citoplasma (8). Al fine di mantenere il pH interno, gli acidofili espellono attivamente i protoni o li utilizzano in varie reazioni metaboliche come la riduzione dell'ossigeno nella membrana, prima che i protoni acidi possano causare danni cellulari interni (8). Gli acidofili utilizzano anche processi non energetici per mantenere il pH interno. Questi includono il mantenimento di cariche negative fisse sulle molecole intracellulari e il mantenimento di un potenziale di diffusione del protone (8). Anche gli enzimi proteici devono essere modificati per evitare che vengano denaturati. Gli enzimi acidofili hanno gli amminoacidi carichi sostituiti da amminoacidi polari neutri nelle loro catene polipeptidiche (8). Ciò riduce la repulsione elettrostatica che si verifica tra i gruppi carichi a basso pH, migliorando così la stabilità (8).

Vivere all'estremità opposta dello spettro dagli acidofili sono gli alcalifili. Questi organismi prosperano in ambienti con un pH compreso tra 10 e 12, con un pH di crescita ottimale di circa 9 (7). Gli alcalifili hanno anche la capacità di vivere in ambienti neutri e persino acidi (7). È interessante notare che quando gli alcalifili vengono posti in un ambiente neutro o acido, hanno la capacità di modificare il pH ambientale a un livello più ottimale (7). Per sopravvivere a questi livelli, gli alcalifili hanno nuovi adattamenti alla struttura della parete cellulare. È stato dimostrato che la parete cellulare degli alcalifili contiene una varietà di composti acidi, tra cui: acido fosforico, acido aspartico, acido galatturonico, acido glutammico e acido gluconico (7). Avere questi amminoacidi caricati negativamente nella membrana consente alle cellule di assorbire meglio gli ioni sodio e gli ioni idronio (a causa delle loro cariche positive), mentre allo stesso tempo respingono gli ioni idrossido che sono in alte concentrazioni a livelli di pH elevati (7). Avere una membrana capace di questa impresa consente agli alcalifili di crescere a livelli di pH superiori a qualsiasi altro organismo.

Un ultimo tipo di organismo estremofilo è il gruppo chiamato piezofili. I piezofili sono organismi che hanno la capacità di crescere a pressioni superiori alla normale pressione atmosferica (10). La maggior parte dei piezofili può anche essere classificata in base alle temperature in cui prosperano: i termopeizofili crescono a temperature e pressioni elevate mentre gli psicropeizofili crescono a basse temperature e alta pressione (10). I piezofili si trovano sott'acqua, praticamente a tutte le profondità. A seconda della posizione della loro casa sottomarina, i piezofili sono soggetti a temperature diverse. Ad esempio, i termopiezofili si troverebbero intorno alle bocche di acque profonde (10). Per quanto riguarda il modo in cui questi organismi hanno la capacità di sopravvivere ad alta pressione, è stato difficile per gli scienziati mostrare come i piezofili superano questo estremo. Tuttavia, gli scienziati stanno iniziando a esaminare la membrana cellulare per vedere se i piezofili hanno una composizione o una struttura di membrana unica che consentirebbe loro di sopravvivere a pressioni notevolmente aumentate (10).

Termofili, alofili, acidofili, alcalifili e piezofili portano tutti la vita all'estremo. Studiando questi organismi unici, gli scienziati possono ottenere informazioni su come è nata la vita sulla Terra e persino dedurre come la vita potrebbe esistere su altri pianeti. Secondo il professor Michael Danson, professore di biochimica presso l'Università di Bath nel Regno Unito, “Studiando come gli organismi vivono e prosperano in luoghi come l'Antartico, se riusciamo a capire come funzionano questi organismi, allora avremo una buona base di partenza con cui trovare la vita e studiare la vita su Europa” (3). Per quanto riguarda le origini della vita sulla Terra, alcuni scienziati stanno guardando al microbo estremofilo Dienococcus radiodurans. Questo estremofilo ha la capacità unica di sopravvivere alle radiazioni a diverse migliaia di volte la dose letale per l'uomo (5). I ricercatori di San Pietroburgo hanno tentato di indurre questo tipo di resistenza radioattiva in E. coli. Hanno sottoposto i batteri ai raggi gamma per uccidere il 99,9% della popolazione. Dopo aver permesso ai sopravvissuti di riprendersi, hanno ripetuto il ciclo. Dopo 44 cicli di radiazioni gamma, ci sono volute 50 volte la dose originale per uccidere il 99,9% della popolazione (5). Usando i loro dati, hanno scoperto che ci vorrebbero migliaia di questi cicli prima che il E. coli erano resistenti alle radiazioni quanto dienococco. Hanno calcolato che ci vorrebbero da un milione a cento milioni di anni per dienococco di aver acquisito questa resistenza sulla Terra (5). Tuttavia, questi ricercatori ritengono che se questo microbo si fosse evoluto su Marte, sarebbe stato in grado di acquisire questo livello di resistenza in un tempo molto più ragionevole a causa della quantità di radiazioni a cui è soggetta la superficie di Marte (5). However, it has not yet been shown that this organism did evolve this ability from living on Mars, as of now it is merely a story.

Stories like the previous are bound to appear. Extremophiles have found a way to fill niches on Earth that no other organism can even fathom to survive in- showing that life will find a way to survive almost any conditions it happens to find itself. The environments on Mars and Europa are not a far step from the extreme locales here on Earth. The variety of unique adaptations that extremophiles here on Earth have developed could very well translate to other worlds. By continuing to study these organisms, scientists will continue to discover just how extreme life really is.


What's the highest temperature that algae can survive at? - Biologia

I would predict that increase in temperature (within the normal range) will increase the growth of clorella.

The reactions which make up the process of photosynthesis, as you know, can be divided into two groups. 1) Photochemical reactions (the photolysis of water) and 2) the biochemical reactions of the Calvin cycle.

Photochemical reactions do not change with temperature, so, if these are limiting the rate of photosynthesis (you can predict whether this will be under high or low lighting conditions), then the whole process will not respond to changes in temperature.

The biochemical reactions of photosynthesis respond to temperature in the same way as normal biochemical reactions do. They will have a Q10 of about 2 (possibly more) and like all enzyme controlled reactions, they will have an optimum temperature above which the enzymes begin to lose their structure and the process no longer speeds up.

In addition to its effect on the rate of photosynthesis, temperature will also affect the rate of the other biochemical reactions which synthesise the components of clorella cells to enable them to grow.

There is a further complication that temperature will also increase the rate of respiration and if the Q10 of this process is different to the Q10 for photosynthesis, then the net effect of temperature on growth may be influenced by the balance between photosynthesis and respiration. (I can quite foresee a situation where the rate of respiration overtakes the rate of photosynthesis at higher temperatures causing the algae to lose mass even though photosynthesis is progressing rapidly.)

You mention that this is part of a practical investigation. We think you might have to use a haemocytometer to count the number of cells, a colorimeter to measure the density of the suspension, or periodical sampling (with subsequent filtration or centrifugation and determination of the dry mass per cm 3 of culture). We would NOT advise our algal balls method.


Algae that Survives Outer Space Could Help Us Grow Food on Mars

Seriously, algae might help us grow food on Mars. No, really: Since July 2014, scientists from Fraunhofer, a German research organization, have been studying how extreme conditions in space affect algae on the International Space Station. They’ve just determined that two particular types of algae survived extreme space conditions for 16 months.

Okay, to be clear, we’re not going to be eating algae. But understanding how this pond scum is able to survive the extreme heat and cold of space and the rigors induced by space radiation mean we might pick up some lessons as to what genes we can modify and augment in other plants to ensure they’re able to be grown in future space stations and settlements on other worlds like Mars.

Outside the space station, where these algae grew, there are extreme temperature fluctuations, and high doses of UV and cosmic radiation. The only things shielding these algae were neutral-density filters, which reduce radiation’s effects.

Researchers used sensors to measure and log temperature changes and cosmic radiation. Now, they will work on investigating how blue and green algae adapt to extreme space environments, and if and to what extent the algae’s DNA was damaged.

If we ever colonize Mars, we need to figure out a way to produce food. Since some types of algae can survive in space, they’re a good candidate for food. Plus, they produce oxygen and proteins. Potentially, we could grow them in greenhouses or semitransparent tents.

This research could also have some implications on a weird theory about the origin of space: panspermia, which hypothesizes organisms and early lifeforms on Earth actually came from space millions of years ago, and they eventually evolved into life as we know it. Some think maybe life reached Earth by hitching a ride on meteorites, asteroids, comets, or other space debris. Once they landed on Earth, they established a habitat and continued to evolve and diversify. These algae experiments may lead to a revival in this theory by demonstrating the possibility for more complex forms of life to survive space.

Moreover, we can use these findings to help improve life here on Earth. For example, if algae can survive UV radiation, cosmetics manufacturers can use these types of algae to make creams that protect you from UV radiation. Or, algae might become the next superfood, like kale or moringa.

The new results arrive at a pretty opportune time. Besides the veggie experiments NASA is running on the International Space Station, another plant experiment will launch in space this year. Scientists have planted tomato seeds on the Eu:CROPIS spacecraft, which will travel in low-Earth orbit. For six months, it will reproduce the moon’s gravitational force, and then for another six months, it will simulate Mars’s gravitational force.

Although the spacecraft will have a different gravitational force, a pressure tank will replicate the Earth’s atmosphere. Plus, LED lights can provide a day and night cycle for these plants. These tomatoes will live off of synthetic urine as fertilizer.

Pick your poison for your future space diet — tomatoes grown with synthetic urine, or algae.


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Subtidal zone – Although this is not technically within the intertidal zone, the shallow subtidal zone is occasionally exposed during extreme low water spring tides during periods of high pressure. It is home to more typically marine species, including kelps, anemones, fish and many other organisms.

Rocky shores are biologically rich environments. Species here have become adapted to deal with the extreme conditions created by the movement of the tides and many cannot be found anywhere else.

While the tide is out, barnacles, limpets, and beadlet anemones can survive being exposed in open rock because they can trap water inside their shells. Shannies and shore crabs hide in crevices and under wet rocks and seaweeds snakelocks anemones and many seaweeds prefer to live in the rockpools. Pools are a good refuge for animals that can’t survive drying out. Nevertheless they are an extreme habitat for species to survive in, as temperature and salinity increases and oxygen can also be very low.


Thermophilic Eukarya

Eukarya, like these waving streamers of Zygogonium live in the extreme environments of Yellowstone.

Plants, animals, and mushrooms are the eukarya most of us know. Millions of unseen, microscopic members of this kingdom exist throughout our world, including in the extreme environments of Yellowstone.

Norris Geyser Basin is one of the best places to see thermophilic algae. Bright green Cyanidioschyzon grows on top of orange-red iron deposits around Whirligig and Echinus geysers and their runoff channels. Waving streamers of Zygogonium are especially easy to see in Porcelain Basin, where their dark colors contrast with the white surface.

From the boardwalk crossing Porcelain Basin, you can also see larger eukarya, such as ephydrid flies. They live among the thermophilic mats and streamers, and eat, among other things, algae. The species that lives in the waters of Geyser Hill, in the Upper Geyser Basin, lays its eggs in pink-orange mounds, sometimes on the firm surfaces of the mats. Part of the thermophilic food chain, ephydrid flies become prey for spiders, beetles, and birds.

Ephydrid flies lay eggs in pink-orange mounds, sometimes on the firm surfaces of the mats.

Some microscopic eukarya consume other thermophiles. A predatory protozoan, called Vorticella, thrives in the warm, acidic waters of Obsidian Creek, which flows north toward Mammoth Hot Springs, where it consumes thermophilic bacteria.

Thermophilic eukarya include one form that is dangerous to humans: Naegleria, a type of amoeba, that can cause disease and death in humans if inhaled through the nose.

Although they aren’t visible like mushrooms, several thermophilic fungi thrive in Yellowstone. Curvularia protuberata lives in the roots of hot springs panic grass. This association helps both survive higher temperatures than when alone. In addition, researchers have recently discovered a virus inside the fungus that is also essential to the grass’s ability to grow on hot ground.

Of all the thousands (if not millions) of thermophilic species thriving in Yellowstone’s extreme environments, the eukarya are the group that bridges the world of thermophilic microbes with the larger life forms—such as geese, elk, and bison—that thrive in ecological communities beyond the hot springs.

I funghi Curvularia proturberata lives in the roots of hot springs panic grass.


Guarda il video: Perjalanan dari Benda Terdingin ke Benda Terpanas di Bumi (Febbraio 2023).