Thermophilie


Thermophilie

Als thermophil werden Lebewesen bezeichnet, die hohe Temperaturen (45–80 °C) bevorzugen. Rekordtemperaturen von über 80 °C halten nur spezielle Thermophile, sogenannte Hyperthermophile aus (80–120 °C).

Thermophile Lebewesen gibt es insbesondere bei den Archaeen sowie (seltener) bei den Eubakterien. Für manche Archaeen liegen die optimalen Lebensbedingungen erst bei weit über 70 °C und sie leben beispielsweise in heißen Quellen und Geysiren.

In der Tiefsee gibt es in Gebieten mit vulkanischer Aktivität, vor allem an den Mittelozeanischen Rücken, Ökosysteme, bei denen die Wassertemperaturen aufgrund des hohen Drucks sogar 100 °C übersteigen und die dennoch eine reichhaltige Biozönose enthalten. Als derzeitiger Spitzenreiter unter den extrem thermophilen (hyperthermophilen) Mikroorganismen gilt Strain 121, welcher 2003 von Derek Lovley und Kazem Kashefi isoliert wurde.[1] Mit einer maximalen Wachstumstemperatur von 121 °C löst er den vormaligen Rekordhalter Pyrolobus fumarii ab, der sich bis maximal 113 °C zu teilen vermag.[2]

Man nimmt an, dass die absolute Obergrenze für Leben jeglicher Art bei etwa 150 Grad Celsius liegt, da es den Organismen bei höheren Temperaturen nicht mehr gelingt, das Aufbrechen der chemischen Verbindungen zu verhindern, welche die DNA (als Träger der Erbinformation) und Proteine (notwendig als Strukturproteine oder Enzyme) zusammenhalten. Dennoch kann niemand mit letzter Sicherheit die Existenz von sogenannten ultrathermophilen Organismen ausschließen. Diese derzeit noch hypothetischen Lebewesen könnten Mechanismen entwickelt haben, um bei noch höheren Temperaturen zu überleben, wie sie z.B. in manchen Heißwasserquellen in der Nähe von Kolonien von Pyrolobus fumarii vorzufinden sind; dort wurden Temperaturen von bis zu 350 °C gemessen.

Auch Landtiere können thermophil sein, das trifft insbesondere für viele Tiere der Wüsten zu.

In der technischen Mikrobiologie (Biotechnologie) laufen bakterielle Prozesse dann bei thermophilen Bedingungen, wenn sie bei über 50 °C ablaufen. Liegen die Temperaturen darunter, spricht man von mesophilen Bedingungen (30–40 °C) bzw. psychrophilen Bedingungen (unter 20 °C). Sowohl die Gärung als auch die Kompostierung können bei thermophilen Bedingungen betrieben werden.

Thermophil wird häufig fälschlicherweise mit Kultivierungen, Enzymen oder Prozessen in Verbindung gebracht. Thermophil (wärme-liebend) können jedoch nur Mikroorganismen sein; Enzyme sind thermoaktiv, thermostabil oder beides. Prozesse laufen bei thermophilen Bedingungen ab.

Einzelnachweise

  1. Lovley, D. & Kashefi, K. (2003): Extending the upper temperature limit for life. In: Science. Bd. 301, S. 934-524. PMID 12920290 PDF
  2. Cowen, D.A. (2004): The upper temperature of life – where do we draw the line? In: Trends Microbiol. Bd. 12, S. 58-60. PMID 15040324

Siehe auch


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