Hyperthermophile
ஹைப்பர்தெர்மோபைல் என்பது மிகவும் வெப்பமான சூழலில் வளரும் ஒரு உயிரினமாகும்-60 டிகிரி செல்சியஸ் (140 டிகிரி பாரன்ஹீட்) முதல் மேல்நோக்கி. ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் இருப்பதற்கான உகந்த வெப்பநிலை பெரும்பாலும் 80 டிகிரி செல்சியஸ் (176 டிகிரி ஃபாரன்ஹியட்) க்கு மேல் இருக்கும். ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் பெரும்பாலும் ஆர்க்கியா களத்திற்குள் உள்ளன, இருப்பினும் சில பாக்டீரியாக்கள் தீவிர வெப்பநிலையையும் பொறுத்துக்கொள்ள முடியும். இந்த பாக்டீரியாக்களில் சில 100 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் வெப்பநிலையில் வாழ முடியும், அதிக அழுத்தங்கள் நீரின் கொதிநிலையை அதிகரிக்கும் கடலின் ஆழத்தில். பல ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் அதிக அமிலத்தன்மை அல்லது அதிக கதிர்வீச்சு அளவுகள் போன்ற பிற சுற்றுச்சூழல் உச்சநிலைகளையும் தாங்கும் திறன் கொண்டவை. ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் என்பது எக்ஸ்ட்ரோஃபைல்களின் துணைக்குழுவாகும். அவற்றின் இருப்பு வேற்று கிரக வாழ்க்கையின் சாத்தியத்தை ஆதரிக்கலாம், இது சுற்றுச்சூழல் உச்சநிலைகளில் வாழ்க்கை செழிக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது. யெல்லோஸ்டோன் தேசியப் பூங்காவில் உள்ள சூடான நீரூற்றுகளிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்பட்ட ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் முதன்முதலில் 1965 ஆம் ஆண்டில் தாமஸ் டி. ப்ரோக் என்பவரால் பதிவாகியுள்ளன. அப்போதிருந்து, 70 க்கும் மேற்பட்ட இனங்கள் நிறுவப்பட்டுள்ளன. மிகவும் தீவிரமான ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் ஆழ்கடல் நீர் வெப்ப துளைகளின் அதிக வெப்பமான சுவர்களில் வாழ்கின்றன, உயிர்வாழ்வதற்கு குறைந்தது 90 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது. ஒரு அசாதாரண வெப்ப-சகிப்புத்தன்மை கொண்ட ஹைப்பர்தெர்மோபைல் ஸ்ட்ரெய்ன் 121 ஆகும், இது 121 டிகிரி செல்சியஸில் ஒரு ஆட்டோக்ளேவில் 24 மணி நேரத்தில் அதன் எண்ணிக்கையை இரட்டிப்பாக்க முடிந்தது (எனவே அதன் பெயர்). மெத்தனோபைரஸ் காண்ட்லேரியின் தற்போதைய சாதனை வளர்ச்சி வெப்பநிலை 122 டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும். எந்த ஹைப்பர்தெர்மோபைலும் 122 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் செழித்து வளரவில்லை என்றாலும், அவற்றின் இருப்பு சாத்தியம். ஸ்ட்ரெய்ன் 121 130 டிகிரி செல்சியஸில் இரண்டு மணி நேரம் உயிர்வாழ்கிறது, ஆனால் அது ஒரு புதிய வளர்ச்சி ஊடகமாக மாற்றப்படும் வரை இனப்பெருக்கம் செய்ய முடியவில்லை, ஒப்பீட்டளவில் குளிர்ந்த 103 டிகிரி செல்சியஸில். ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் பற்றிய ஆரம்பகால ஆராய்ச்சி, அவற்றின் மரபணு உயர் குவானைன்-சைட்டோசின் உள்ளடக்கத்தால் வகைப்படுத்தப்படலாம் என்று ஊகித்தது; இருப்பினும், சமீபத்திய ஆய்வுகள் "மரபணுவின் ஜி. சி உள்ளடக்கத்திற்கும் உயிரினத்தின் உகந்த சுற்றுச்சூழல் வளர்ச்சி வெப்பநிலைக்கும் இடையே வெளிப்படையான தொடர்பு இல்லை" என்பதைக் காட்டுகின்றன. ஹைப்பர்தெர்மோபைல்களில் உள்ள புரத மூலக்கூறுகள் ஹைப்பர்தெர்மோஸ்டபிளிட்டியை வெளிப்படுத்துகின்றன-அதாவது, அவை அதிக வெப்பநிலையில் கட்டமைப்பு ஸ்திரத்தன்மையை (எனவே செயல்படுகின்றன) பராமரிக்க முடியும். இத்தகைய புரதங்கள் குறைந்த வெப்பநிலையில் செழித்து வளரும் உயிரினங்களில் அவற்றின் செயல்பாட்டு ஒப்புமைகளுக்கு ஒத்தவை, ஆனால் அதிக வெப்பநிலையில் உகந்த செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்த பரிணாம வளர்ச்சியடைந்துள்ளன. ஹைப்பர்தெர்மோஸ்டபிள் புரதங்களின் குறைந்த வெப்பநிலை ஹோமோலோக்குகளில் பெரும்பாலானவை 60 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் இயல்பற்றவையாக இருக்கும். அதிக வெப்பநிலையில் இரசாயன எதிர்வினைகள் வேகமாக தொடர்வதால், இத்தகைய ஹைப்பர் தெர்மோஸ்டபிள் புரதங்கள் பெரும்பாலும் வணிக ரீதியாக முக்கியமானவை. உடலியல் பொது உடலியல் தீவிரமான சூழல்களில் வாழ்வதன் காரணமாக, ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் pH, ரெடாக்ஸ் ஆற்றல், உப்புத்தன்மை நிலை மற்றும் வெப்பநிலை போன்ற பல்வேறு காரணிகளுக்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்கப்படலாம். குறைந்தபட்ச மற்றும் அதிகபட்ச வெப்பநிலைக்கு இடையில் சுமார் 25-30 °C வெப்பநிலை வரம்பிற்குள் அவை வளரும்-மெசோபைல்களைப் போலவே. அவற்றின் உகந்த வளர்ச்சி வெப்பநிலையில் மிக விரைவான வளர்ச்சி பெறப்படுகிறது, இது 106 டிகிரி செல்சியஸ் வரை இருக்கலாம். அவற்றின் உருவவியலில் அவை முன்வைக்கும் முக்கிய பண்புகள்ஃ செல் சுவர்ஃ ஆர்க்கியாவின் வெளிப்புற பகுதி, இது உயிரணுவைச் சுற்றி ஒழுங்கமைக்கப்பட்டு உயிரணு உள்ளடக்கங்களைப் பாதுகாக்கிறது. இது பெப்டிடோகிளைகானைக் கொண்டிருக்கவில்லை, இது இயற்கையாகவே lysozyme.The ஐ எதிர்க்கும் மிகவும் பொதுவான சுவர் புரதங்கள் அல்லது அறுகோண சமச்சீர் கிளைகோபுரோட்டின்களால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு பாரா கிரிஸ்டலின் மேற்பரப்பு அடுக்கு ஆகும். ஒரு சுவர் இல்லாத இனத்தின் கையிலிருந்து ஒரு விதிவிலக்கான தனிச்சிறப்பு வருகிறது, இது ஒரு செல் சவ்வின் வளர்ச்சியால் நிரப்பப்படும் ஒரு குறைபாடு, அதன் தனித்துவமான வேதியியல் அமைப்புஃ இது மொத்த கொழுப்புகளுடன் மிக அதிக விகிதத்தில் ஒரு கொழுப்பு டெட்ராதர் மற்றும் குளுக்கோஸைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, இது கிளைகோபுரோட்டின்களுடன் சேர்ந்து கொழுப்புகளுடன் சேர்ந்து அது வாழும் அமில மற்றும் தெர்மோபிலிக் நிலைமைகளுக்கு எதிராக தெர்மோபிளாஸ்மா எஸ்பிபி நிலைத்தன்மையின் சவ்வைக் கொடுக்கிறது. சைட்டோபிளாஸ்மிக் சவ்வுஃ இது வெப்பநிலைக்கு முக்கிய தழுவல் ஆகும். இந்த சவ்வு யூகாரியோட்டுகளிலிருந்து அறியப்பட்டவற்றிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது. ஆர்க்கியா பாக்டீரியாவின் சவ்வு ஒரு டெட்ராதர் அலகு மீது கட்டப்பட்டுள்ளது, இதனால் கொழுப்பு அமிலங்களைக் கொண்டிருக்காத கிளிசரால் மூலக்கூறுகள் மற்றும் ஹைட்ரோபோபிக் பக்க சங்கிலிகளுக்கு இடையில் ஈதர் பிணைப்புகளை நிறுவுகிறது. இந்த பக்கச் சங்கிலிகள் முக்கியமாக மீண்டும் மீண்டும் வரும் ஐசோப்ரேன் அலகுகளால் ஆனவை. சவ்வின் சில புள்ளிகளில், சகப்பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட பக்க சங்கிலிகள் மற்றும் ஒரு மோனோலேயர் இந்த புள்ளிகளில் காணப்படுகின்றன. எனவே, யூகாரியோடிக் உயிரினங்கள் மற்றும் பாக்டீரியாவில் உள்ள அமில இரு அடுக்குகளை விட சவ்வு மிகவும் நிலையானது மற்றும் வெப்பநிலை மாற்றங்களை எதிர்க்கிறது. புரதங்கள்ஃ அவை உயர்ந்த வெப்பநிலையில் சிதைக்கப்படுகின்றன, எனவே அவை மாற்றியமைக்கப்பட வேண்டும். இதை அடைய, அவர்கள் வெப்ப அதிர்ச்சி புரதங்கள் என்றும் அழைக்கப்படும் புரதங்கள் மற்றும் புரத வளாகங்களைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். அவற்றின் செயல்பாடு தொகுப்பின் போது புரதத்தை பிணைப்பது அல்லது சூழ்ந்துகொள்வது, அதன் சரியானதற்கு உகந்த சூழலை உருவாக்கி, அதன் மூன்றாம் நிலை இணக்கத்தை அடைய உதவுகிறது. கூடுதலாக, அவர்கள் தங்கள் செயல்பாட்டு தளத்திற்கு செய்திகளை கொண்டு செல்வதில் ஒத்துழைக்க முடியும். டிஎன்ஏஃ பல வழிமுறைகளால் உயர்ந்த வெப்பநிலைக்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்கப்படும். முதலாவது சுழற்சி பொட்டாசியம் 2,3-டைபாஸ்போகிலிஸரேட் ஆகும், இது இனத்தின் ஒரு சில இனங்களில் மட்டுமே தனிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த வெப்பநிலையில் டிஎன்ஏ சேதத்தைத் தடுக்கிறது என்ற உண்மையால் மெத்தனோபைரஸ் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. டோபோஐசோமரேஸ் என்பது அனைத்து ஹைப்பர்தெர்மோபைல்களிலும் காணப்படும் ஒரு நொதியாகும். இது நேர்மறை சுழற்சிகளை அறிமுகப்படுத்துவதற்கு பொறுப்பாகும், இதில் இது அதிக வெப்பநிலைக்கு எதிராக அதிக ஸ்திரத்தன்மையை வழங்குகிறது. Sac7d இந்த புரதம் இனத்தில் கண்டறியப்பட்டுள்ளது மற்றும் டிஎன்ஏவின் உருகும் வெப்பநிலையில் 40 டிகிரி செல்சியஸ் வரை அதிகரிப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. இறுதியாக இந்த புரதங்கள் தொடர்புடைய ஹிஸ்டோன்கள் மற்றும் அதன் சூப்பர் காய்லிங்கில் ஒத்துழைக்கின்றன. மெட்டபாலிசம் ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் வளர்சிதை மாற்றத்தில் கெமோலிதோஆட்டோட்ரோஃப்கள் மற்றும் கீமோர்கனோஹெடெரோட்ரோஃப்கள் உள்ளிட்ட பெரும் பன்முகத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் ஃபோட்டோட்ரோபிக் ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் அறியப்படவில்லை. சர்க்கரை கேடபாலிசம் என்பது எண்டனர்-டவுடரொஃப் பாதையின் பாஸ்பரிலேட்டட் அல்லாத பதிப்புகளை உள்ளடக்கியது, எம்ப்டன்-மேயர்ஹோஃப் பாதையின் சில மாற்றியமைக்கப்பட்ட பதிப்புகள், நியதி எம்ப்டன்-மேயர்ஹோஃப் பாதை ஹைப்பர்தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியாவில் மட்டுமே உள்ளது, ஆனால் ஆர்க்கியாவில் இல்லை. சர்க்கரை கேடபாலிசம் பற்றிய பெரும்பாலான தகவல்கள் பைரோகாக்கஸ் ஃபுரியோசஸ் பற்றிய அவதானிப்பிலிருந்து வந்தவை. இது ஸ்டார்ச், மால்டோஸ் மற்றும் செல்லோபயோஸ் போன்ற பல்வேறு சர்க்கரைகளில் வளர்கிறது, அவை செல்லில் ஒரு முறை குளுக்கோஸாக மாற்றப்படுகின்றன, ஆனால் அவை மற்ற கரிம அடி மூலக்கூறுகளை கூட கார்பன் மற்றும் ஆற்றல் ஆதாரமாக பயன்படுத்தலாம். யூகாரியோட்டுகள் மற்றும் பாக்டீரியாக்கள் இரண்டிலும் இருக்கும் நன்கு அறியப்பட்ட கிளைகோலிசிஸின் நியமன பதிப்பான மாற்றியமைக்கப்பட்ட எம்ப்டன்-மேயர்ஹோஃப் பாதையால் குளுக்கோஸ் கேடபாலிசம் செய்யப்படுகிறது என்பதை சில சான்றுகள் காட்டுகின்றன. இந்த பாதையின் தொடக்க எதிர்வினைகளின் சர்க்கரை கைனேஸைப் பற்றிய சில வேறுபாடுகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளனஃ வழக்கமான குளுக்கோகினேஸ் மற்றும் பாஸ்போஃப்ருக்டோகினேஸ் ஆகியவற்றிற்கு பதிலாக, இரண்டு புதிய சர்க்கரை கைனேஸ்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த நொதிகள் ADP-சார்ந்த குளுக்கோகினேஸ் (ADP-GK) மற்றும் ADP-சார்ந்த பாஸ்போஃப்ருக்டோகினேஸ் (ADP-PFK) ஆகும், அவை அதே எதிர்வினைகளை ஊக்குவிக்கின்றன, ஆனால் ATP க்கு பதிலாக பாஸ்பரில் நன்கொடையாளராக ADP ஐப் பயன்படுத்துகின்றன, இது AMP ஐ உற்பத்தி செய்கிறது. தழுவல்கள் ஒரு விதியாக, ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் 50 டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது அதற்குக் கீழே பரவுவதில்லை, சில 80 அல்லது 90 டிகிரிக்குக் கீழே கூட இல்லை. சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் வளர முடியாவிட்டாலும், அவை பல ஆண்டுகளாக அங்கு உயிர்வாழ முடியும். அவற்றின் எளிய வளர்ச்சித் தேவைகளின் அடிப்படையில், ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் செவ்வாய் மற்றும் யூரோபா போன்ற பிற கிரகங்கள் மற்றும் நிலவுகளில் கூட எந்த சூடான நீர் கொண்ட தளத்திலும் வளர முடியும். தெர்மோபைல்கள்-ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் தங்கள் உயிரணுக்களை வெப்பத்திற்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்க பல்வேறு வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, குறிப்பாக செல் சுவர், பிளாஸ்மா சவ்வு மற்றும் அதன் உயிரணு மூலக்கூறுகள் (டிஎன்ஏ, புரதங்கள் போன்றவை): அவற்றின் பிளாஸ்மா சவ்வில் நீண்ட சங்கிலி மற்றும் பாக்டீரியாவில் நிறைவுற்ற கொழுப்பு அமிலங்கள் மற்றும் ஆர்க்கியாவில் "ஈதர்" பிணைப்புகள் (டைட்டர் அல்லது டெட்ராதர்) உள்ளன. சில ஆர்க்கியாவில் சவ்வு ஒரு ஒற்றை அடுக்கு கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது அதன் வெப்ப எதிர்ப்பை மேலும் அதிகரிக்கிறது. அவை வளரும் வெப்பநிலை போன்ற செல்லுலார் அழுத்தத்தின் சூழ்நிலைகளில் புரதங்களை சரியான மடிப்புக்கு உதவும் GroES மற்றும் GroEL சேப்பரோன்களின் அதிகப்படியான வெளிப்பாடு. பொட்டாசியம் டைபாஸ்போகிலிஸரேட் போன்ற சேர்மங்களின் திரட்டல் டிஎன்ஏ-க்கு இரசாயன சேதத்தை (டிபுரைனேஷன் அல்லது டிப்ரைமிடினேஷன்) தடுக்கிறது. டிஎன்ஏ, ஆர்என்ஏ மற்றும் ரைபோசோம்களை நிலைநிறுத்தும் விந்தணு உற்பத்தி. டிஎன்ஏ தலைகீழ் டிஎன்ஏ கைரேஸ் இருப்பது நேர்மறை சூப்பர் காய்லிங்கை உருவாக்குகிறது மற்றும் டிஎன்ஏவை வெப்பத்திற்கு எதிராக உறுதிப்படுத்துகிறது. α-ஹெலிக்ஸ் பகுதிகளில் அதிக உள்ளடக்கம் கொண்ட புரதங்களின் இருப்பு, வெப்பத்திற்கு அதிக எதிர்ப்பு. டிஎன்ஏ பழுதுபார்ப்பு ஹைப்பர்தெர்மோபிலிக் ஆர்க்கியா டிஎன்ஏ சேதத்தை சமாளிப்பதற்கான சிறப்பு உத்திகளைக் கொண்டிருப்பதாகத் தெரிகிறது, இது இந்த உயிரினங்களை மற்ற உயிரினங்களிலிருந்து வேறுபடுத்துகிறது. இந்த உத்திகளில் ஒரே மாதிரியான மறுசீரமைப்பில் (ஒரு டிஎன்ஏ பழுதுபார்க்கும் செயல்முறை) பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய புரதங்களுக்கான அத்தியாவசிய தேவை, நியூக்ளியோடைடு பிரித்தெடுத்தல் பழுதுபார்க்கும் டிஎன்ஏ பழுதுபார்க்கும் செயல்முறையின் வெளிப்படையான பற்றாக்குறை மற்றும் மட்எஸ்/மட்எல் ஹோமோலோக்குகளின் பற்றாக்குறை (டிஎன்ஏ பொருந்தாத பழுதுபார்க்கும் புரதங்கள்) ஆகியவை அடங்கும். குறிப்பிட்ட ஹைப்பர்தெர்மோபைல்கள் ஆர்க்கியா ஸ்ட்ரெய்ன் 121, பசிபிக் பெருங்கடலில் 121 டிகிரி செல்சியஸில் வாழும் ஒரு ஆர்க்கியோன். பைரோலோபஸ் ஃபுமாரி, அட்லாண்டிக் ஹைட்ரோதெர்மல் வென்ட்களில் 113 டிகிரி செல்சியஸில் வாழும் ஒரு ஆர்க்கியோன். 100 டிகிரி செல்சியஸில் வளரும் ஒரு ஆர்க்கியோன் பைரோகாக்கஸ் ஃபுரியோசஸ், முதன்முதலில் இத்தாலியில் எரிமலை வென்ட் அருகே கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. ஆர்கியோகுளோபஸ் ஃபுல்கிடஸ் மெத்தனோகாக்கஸ் ஜானாஸ்சி ஏரோபிரம் பெர்னிக்ஸ் சல்போலோபஸ் மெத்தனோபிரஸ் காண்ட்லெரி திரிபு 116, மத்திய இந்திய ரிட்ஜில் 80-122 டிகிரி செல்சியஸில் உள்ள ஒரு ஆர்க்கியோன். கிராம்-நெகட்டிவ் பாக்டீரியா அக்விஃபெக்ஸ் ஏயோலிக்கஸ் ஜியோதர்மோபாக்டீரியம் ஃபெர்ரிட்யூசென்ஸ், இது யெல்லோஸ்டோன் தேசிய பூங்காவின் அப்சிடியன் குளத்தில் 65-100 டிகிரி செல்சியஸில் செழித்து வளர்கிறது. தெர்மோடாகா, குறிப்பாக தெர்மோடாகா மாரிடிமா மேலும் காண்க மெசோபைல் சைக்ரோபைல் தெர்மோபைல் ஹைப்பர்தெர்மோபிலிக் ஆர்க்கியாவின் தனித்துவமான பண்புகள் குறிப்புகள் மேலும் படிக்க எவ்வளவு சூடாக இருக்கிறது? டி-லிமிட் எக்ஸ்பெடிஷன் தெர்மோபைல்ஸ் கீசர்ஸ்