Halophilie

Lebensstil

Die meisten halophilen und salzfressenden Tiere verwenden Energie, um Salz aus ihrem Zytoplasma zu entfernen. Normalerweise würden Organismen, die in der Nähe von viel Salz leben, Wasser verlieren und aufgrund von Osmose sterben. Das Wasser innerhalb des Organismus würde sich vom Inneren der Zelle in die äußere Umgebung bewegen. Der Grund dafür ist, dass es immer eine Bewegung des Wassers gibt, um einen Zustand zu erreichen, in dem die Salzkonzentrationen auf beiden Seiten der Zellmembran gleich sind.

Um zu überleben, muss das Zytoplasma der Halophilen isotonisch mit seiner Umgebung sein.

Um in diesen Zustand zu gelangen, verwenden Halophile zwei verschiedene Methoden. Bei der ersten (hauptsächlich von Bakterien, einigen Archaeen, Hefen, Algen und Pilzen verwendet) werden organische Verbindungen im Zytoplasma gespeichert. Diese Verbindungen helfen dem Organismus, den Stress der Osmose zu überleben. Die für diesen Prozess am häufigsten verwendeten gelösten Stoffe sind neutral und enthalten Aminosäuren und Zucker. Vorteile dieser Methode sind, dass Organismen in einem größeren Bereich von Salzkonzentrationen leben können. Wenn Proteine keinen hohen Salzkonzentrationen ausgesetzt sind, müssen sie sich auch nicht an hohe Salzkonzentrationen anpassen. Es erfordert, dass der Organismus viel mehr Energie verbraucht als die unten beschriebene Anpassung.

Die zweite, weniger häufige Anpassung ist die selektive Aufnahme von Kalium-(K+)-Ionen in das Zytoplasma. Im Gegenzug pumpt der Organismus mit Hilfe der Natrium-Kalium-Pumpe Natrium-(Na+)-Ionen aus dem Zytoplasma heraus. Anstelle von Kalium können Natriumionen verwendet werden, am häufigsten wird jedoch Kalium verwendet. Diese Anpassung wird nur von einer Ordnung von Bakterien und einer Familie von Archaeen verwendet. Ein Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie viel weniger Energie verbraucht als die obige Adaptation. Der Hauptnachteil dieser Anpassung besteht darin, dass die gesamte Maschinerie innerhalb der Zelle (Enzyme, Strukturproteine usw.) an einen hohen Gehalt an anorganischen Ionen und einen hohen Salzgehalt angepasst werden muss. Dies ist viel anspruchsvoller als die oben beschriebene Anpassung.

Die meisten halophilen Organismen verwenden nur eine der beiden Methoden, aber einige wenige Halophile können beide anwenden.

Die Natrium-Kalium-Pumpe, die einige Halophile benutzen, um Kalium-Ionen aufzunehmen und Natrium-Ionen zu entfernen

Kategorisierung

Halophile werden nach dem Salzgehalt kategorisiert, bei dem sie am besten wachsen. Halophile können entweder als leicht halophil, mäßig halophil oder extrem halophil kategorisiert werden. Leichte Halophile wachsen am besten bei Salzkonzentrationen um 2% bis 5%. Ein Beispiel für einen leichten Halophilen ist Erythrobacter flavus. Leichte Halophile leben im Schlamm auf dem Meeresboden, im Meerwasser und im Gartenboden.

Mäßige Halophile wachsen am besten in Salzkonzentrationen um 5% bis 20%. Beispiele für gemäßigte Halophile sind Organismen der Gattungen Desulfovibrio, Desulfocella, Desulfohalobium und Desulfotomaculum. Gemäßigte Halophile leben in Meeressalinen, Salzseen, in der Materie am Meeresboden und in Ölsolefeldern.

Extreme Halophile wachsen am besten in Salzkonzentrationen von 20% bis 30%. Beispiele für extreme Halophile sind Salinibacter ruber und Organismen aus der Klasse der Halobakterien. Extreme Halophile leben im Toten Meer im Nahen Osten und in von Menschenhand geschaffenen Sonnensalinen (Seen, die zur Herstellung von Meersalz verwendet werden).

Bedeutung und Verwendung

In der Natur

Halophile spielen eine wichtige Rolle in Ökosystemen. Zum Beispiel unterstützen Halophile oft ganze Populationen von Wildvögeln.

Halophile sind nützlich, um verschmutzte Umgebungen zu reinigen. Abwasser mit Salzkonzentrationen von mehr als 2% ist ideal für Halophile, um organische Schadstoffe zu entfernen. Es hat sich zum Beispiel gezeigt, dass Halophile Phenol (eine giftige Chemikalie) aus ihrer Umgebung entfernen können. Dies könnte zu einer zukünftigen Verwendung bei der Sanierung von Ölverschmutzungen führen.

In Gärung

Halophile spielen eine wichtige Rolle bei der Fermentation einiger Lebensmittel. Zum Beispiel fermentieren Halophile Soja- und Fischsaucen. Halophile fermentieren auch gesalzenen Fisch.

In der Biotechnologie

Halophile Mikroorganismen sind in der Biotechnologie nützlich. Die Verbindungen, die bestimmte Halophile herstellen, sind wertvoll. Einige dieser Verbindungen sind nirgendwo sonst auf der Welt der Lebenden zu finden. Die salztoleranten Enzyme, die von Halophilen produziert werden, können auf vielfältige Weise genutzt werden. Zum Beispiel könnten diese Enzyme für grobe industrielle Prozesse wie die Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden.

Einige gemäßigte Halophile produzieren Zucker außerhalb der Zelle. Diese Zucker können als Verdickungsmittel und Emulgatoren in der Erdöl- und Medizinindustrie verwendet werden.

Halophile Einzeller färben die Becken dieser Salzverdunstungsteiche. Je nach Salzgehalt dominieren verschiedene Arten, was zu unterschiedlichen Farben führt.

Verwandte Seiten

• Extremophil
• Haloarchaea
• L'Atalante-Becken
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