توجد بيئات تكون فيها الظروف قاسية ولا تستطيع معظم الكائنات الحية البقاء على قيد الحياة. لطالما اعتُقد أن هذه الموائل غير صالحة للحياة، ولكن اكتُشف أن العديد من الأنواع الصغيرة يمكنها أن تزدهر فيها. في هذه المقالة بعنوان “الكائنات المتطرفة: التعريف والخصائص والأمثلة” من e-tice، سنتعرف معًا على الكائنات المتطرفة وخصائصها وأمثلة عليها. وسنختتم هذه المقالة بالاطلاع على بعض تطبيقاتها في التنمية البشرية.
فهرس المقالة
ما هي الكائنات المتطرفة – التعريف
الكائنات المتطرفة هي كائنات حية يمكنها تحمل الظروف القاسية التي قد تؤدي إلى موت الكائنات الحية الأخرى. يمكن أن تتراوح هذه الظروف المعاكسة من البرودة الشديدة مع درجات حرارة قريبة من التجمد، ودرجات حرارة عالية جدًا يمكن أن تصل إلى 121 درجة مئوية، ويمكن أن تتميز بدرجة حموضة شديدة الحمضية أو شديدة القلوية، وضغوط جوية تصل إلى عدة أطنان، ونقص الأكسجين وحتى النشاط الإشعاعي. الكائنات المتطرفة صغيرة ويمكن أن تكون:
- الفطريات.
- العتائق.
- البكتيريا: تنتمي معظم الكائنات المتطرفة إلى هذه المجموعة. لمعرفة المزيد عن أنواع البكتيريا اضغط هنا: أنواع البكتيريا.
- حقيقيات النوى.
- الخمائر.
والجدير بالذكر أن هذه الكائنات تطورت لتتكيف مع هذه البيئات القاسية، وطورت آليات كيميائية حيوية فريدة لبقائها ونموها.
خصائص الكائنات المتطرفة
تمتلك الكائنات المتطرفة خصائص مميزة تختلف فيما بينها، وذلك بسبب تنوع البيئات المتطرفة التي يمكن أن توجد فيها. فيما يلي بعض أهم خصائص الكائنات المتطرفة:
أين تعيش الكائنات المتطرفة؟
يمكن أن تعيش الكائنات المتطرفة في أماكن لا يمكن تصورها بالنسبة للكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال:
- الصحاري: حيث يوجد نقص في المياه.
- الفتحات الحرارية المائية البركانية أو تحت الماء: مع درجات حرارة أعلى من تلك الموجودة على السطح، ومع وجود مستويات عالية من المعادن مثل الكبريت والكلور والحديد وغيرها.
- في المياه أو التربة عالية الملوحة والفتحات الحرارية المائية.
- السماد العضوي وخبث المناجم.
- مياه حمضية جدًا أو قلوية جدًا.
- التربة الكربونية.
- المحيط المتجمد الشمالي والأنهار الجليدية: يمكنها أيضًا العيش في قاع البحر العميق جدًا، حيث تتعرض لضغوط تبلغ ملايين الأطنان.
- المساحات الخارجية أو الكهوف تحت الأرض: توجد أيضًا في الصخور الموجودة تحت سطح الأرض.
بالإضافة إلى ذلك، تشير الأبحاث إلى أن بعض الكائنات التي تعيش في الظروف القاسية يمكنها البقاء على قيد الحياة في بيئات خارج كوكب الأرض، مثل المريخ.
النظام الغذائي للكائنات المتطرفة
يعتمد النظام الغذائي للكائنات المتطرفة على المجموعة التي تنتمي إليها. وهي تستهلك عادة كل ما توفره لها البيئة. نظرًا لوجود الكائنات المتطرفة في أماكن خاصة، فإن طعامها متنوع جدًا أيضًا.
- تستطيع الطحالب وبعض البكتيريا القيام بعملية التمثيل الضوئي لتغذية نفسها. اكتشف كل شيء عن عملية التمثيل الضوئي!
- يمكن أن تتغذى عليها البكتيريا المرتبطة بالمعادن.
وقد تتغذى أيضًا على المركبات العضوية أو غير العضوية المتحللة أو الملح أو الزيت أو المواد الكيميائية الموجودة في البيئة. وبالمثل، تُظهر الكائنات المتطرفة مرونة أيضية مثيرة للإعجاب، مما يسمح لها بالتكيف مع الاختلافات في الموارد المتاحة.
المزيد من خصائص الكائنات المتطرفة
تتمتع هذه الكائنات بقدرة إنزيمية واستقرار أكبر بكثير في الظروف القاسية. تُعرف هذه الإنزيمات باسم الإنزيمات المتطرفة وقد استُخدمت على نطاق واسع في التكنولوجيا الحيوية. في بقية مقالتنا، نوضح كيفية استخدامها.
يمكن أن تكون هذه الإنزيمات من أنواع مختلفة، و كل منها يتعامل مع مادة متفاعلة مختلفة. على سبيل المثال، تقوم البروتياز بمعالجة البروتينات.
- البروتياز.
- السليوليز.
- الليباز.
- الأميلاز.
- الكيتيناز.
- نازعات الهيدروجين.
- هيدرولاز الجليكوزيل.
ومن المثير للاهتمام أن هذه الإنزيمات المتطرفة يمكن أن تلهم أيضًا تقنيات التثبيت الأنزيمي الجديدة للتطبيقات الصناعية والطبية.
أنواع الكائنات المتطرفة
فيما يلي بعض الأمثلة على الكائنات المتطرفة وكيف يمكن تصنيفها:
- محبة للحرارة: تتحمل درجات حرارة عالية جدًا، تزيد عن 65 درجة مئوية. تتغذى على مواد غير عضوية ولديها إنزيمات تسمح لها بمقاومة درجات الحرارة المرتفعة.
- محبة للبرودة: مع درجات حرارة تتراوح بين 5 و-24.4 درجة مئوية، فإنها تزدهر في البيئات المائية شديدة البرودة. طورت إنزيمات مضادة للتجمد لتكون قادرة على البقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة الباردة. درجات الحرارة الباردة أكثر شيوعًا من درجات الحرارة الدافئة على كوكبنا. وفي هذه المناطق الباردة عادة ما تكون هناك أيضًا ضغوط عالية وتركيزات عالية من الملح.
- محبة للقلوية: تعيش في بيئات ذات درجة حموضة أكبر من 9. ويجب عليها عزل داخلها باستخدام الإنزيمات حتى تعمل خلاياها بشكل صحيح.
- محبة للحمضية: تعيش في درجة حموضة قريبة من 5، حيث لا يوجد فعليًا أي كائنات يمكنها العيش عند درجة حموضة 0. وهذه البيئات الحمضية عادة ما تكون نتيجة للنشاط الجيوكيميائي، على سبيل المثال البراكين.
- محبة للجفاف: تعيش في أماكن بدون ماء ويمكنها تحمل فترات طويلة بدون ماء. تتعرض لأشعة الشمس باستمرار. عادة ما تكون هذه فطريات وصبار وأشنات وطحالب.
- محبة للمعادن: تعيش حيث توجد تركيزات عالية من المعادن، بما في ذلك المعادن الثقيلة. بعض هذه المعادن هي الزنك والرصاص والكروم والنيكل والنحاس وغيرها. لقد تمكنت من البقاء على قيد الحياة عن طريق تقليل المعادن إلى نشاط حيوي أقل.
- نباتات ملحية: تتحمل كميات عالية من الملوحة. يمكنها تحمل كميات منخفضة تصل إلى 20% من الملوحة، ولكن هذا يعتمد على الكائن الحي. يجب أن تتراكم مركبات مختلفة في السيتوبلازم الخاص بها لتنظيم نفسها أسموزيًا.
- محبة للضغط أو محبة للضغط العالي: تحتاج إلى ضغوط عالية للعيش، أكبر من 1 ضغط جوي. ويمكن العثور عليها على أعماق تصل إلى 5000 متر وحتى 10000 متر، وهي الأعماق المرتبطة بقاع البحر.
- متعددة الظروف المتطرفة: تبقى على قيد الحياة في مجموعة واسعة من الظروف القاسية، مثل الفضاء والبرد ودرجات الحرارة الجافة ونقص الأكسجين.
يجعل هذا التنوع التكيفي من الكائنات المتطرفة أمرًا رائعًا للبحث في علم الأحياء التطوري وعلم الأحياء الفلكي، لأنه يوضح كيف يمكن للحياة أن تزدهر خارج كوكبنا.
تطبيقات التكنولوجيا الحيوية للكائنات المتطرفة
تمثل الكائنات المتطرفة قيمة كبيرة للتنمية البشرية لأنها تساعد في حل العديد من المشكلات التي قد نواجهها على الأرض. على سبيل المثال، هناك تطبيقات متعددة للكائنات المتطرفة من أجل:
التطبيقات الصناعية
إن استخدام الكائنات المتطرفة يجعل من الممكن تحفيز التفاعلات الصناعية لإنتاج الورق والمحليات والمنظفات والمواد الغذائية مثل الخبز والنبيذ ومنتجات الألبان ومعالجة المنسوجات واستخراج البترول وإنتاج الوقود الحيوي وواقيات الشمس ومستحضرات التجميل. ويمكن استخدامها أيضًا لمعالجة النفايات والمعالجة الحيوية ومعالجة مياه الصرف الصحي.
بالإضافة إلى ذلك، تساعد الإنزيمات المتطرفة من هذه الكائنات على تحسين كفاءة واستدامة العديد من العمليات الصناعية، وبالتالي المساهمة في اقتصاد أكثر اخضرارًا.
التطبيقات الطبية
ومن ناحية أخرى، فإن استخدام هذه الكائنات له أيضًا تطبيقات في مجالات الطب والمختبرات. ويمكن استخدامها لتفاعلات PCR في البيولوجيا الجزيئية، للكشف عن الأمراض وتطوير الأدوية.
تتم دراسة الإنزيمات المتطرفة، على وجه الخصوص، لإمكاناتها في تطوير علاجات وتشخيصات جديدة، نظرًا لاستقرارها ونشاطها في ظل الظروف القاسية.
اكتشف كل شيء عن البيولوجيا الجزيئية!
إذا كنت ترغب في قراءة المزيد من المقالات المشابهة لـ “الكائنات المتطرفة: التعريف والخصائص والأمثلة“، نوصيك بالرجوع إلى فئة علم الأحياء.
المراجع
- ناشيونال جيوغرافيك. (2018). الكائنات المتطرفة 101. متاح على: https://www.nationalgeographic.es/video/tv/extremofilos-101
- راميريز، ن.، سيرانو، جيه إيه، وساندوفال، إتش. (2006). الكائنات الحية الدقيقة المتطرفة. أكتينوميسيتوس هالوفيلوس في المكسيك. ريفيستا ميكسيكانا دي سينسياس فارماسيوتيكا، 37(3)، 56-71.
تعليق واحد