Extremofiel

Eenextremofielorganisme,of kortwegeen extremofiel,is een organisme dat 'van extremeomstandigheden- afwijkende milieufactoren - houdt'. De term is afgeleid vanextremo:uiterst, enfiel:beminnend. Een organisme dat gedijt in meer gematigde omstandigheden is eenmesofielofneutrofiel.

Een vulkanische schoorsteen of black smoker biedt een geschikte leefomgeving voor verschillende soorten extremofielen

De meeste extremofielen worden gevonden onder deschimmels,algen,bacteriënenArchaea.Vooral Archaea zijn vaak extremofielen. Sommige kunnen alleen leven bij watertemperaturen van rond de 120 gradenCelsius,andere juist bij water van 2 graden Celsius. Er komen ook extremofielen voor tot 3,5 kilometer diep in de bodem. Weer anderen leven in zeer zout water, terwijl er ook extremofielelithobiontenzijn die leven in bijna geconcentreerdzwavelzuur,bijvoorbeeld in water bij eenvulkaan.Sommige kunnen duizenden jaren lang bevroren zijn of ingesloten zitten in een bel in een zoutlaag om vervolgens weer verder te leven wanneer ze ontdooien of vrijkomen. Op deze manier hebben extremofielen alsbeerdiertjesextreme omstandigheden weten te overleven. Zelfs in de wanden vankernreactorszijn bacteriën gevonden. Deioniserende stralingin die reactors zou een mens ogenblikkelijk doden.

Sommige extremofielen hebben eigenschappen die niet bij andere levende wezens voorkomen: of ze hebben geenzuurstofnodig, of kennen geenfotosynthese,of gebruikenwaterstofals voedsel en makenmethaan(aardgas). Er zijn ook extremofielen die een combinatie hebben van deze eigenschappen. Extremofielen die geen zuurstof nodig hebben, gebruiken in plaats daarvan vaak zwavel. Deze organismen leggen met behulp van de zwavelchemische energievast ineiwitten.Zo ontstaat het voedsel voor andere organismen; zwavelminnende organismen staan alsproducentaan het begin van eenvoedselpiramide,net alsplantenin de rest van de levende wereld. Bij deblack smokerszijn zo helelevensgemeenschappenvan zwavelminnende organismen afhankelijk. Deverweringspatinaop gesteenten wordt vaak gevormd door levensgemeenschappen van extremofielen die een belangrijke rol kunnen spelen bij deverweringvan gesteenten.

Bij een extremofiel gaat het om één of meerdere levensbehoeften die sterk afwijken ten opzichte van de meeste organismen, die leven in normale (de meest voorkomende)omstandigheden.De formulering dat extremofielentegen extreme omstandigheden kunnen,is eigenlijk onjuist. Als deze extreme omstandigheden wegvallen kunnen ze niet overleven; ze zijn eraan gebonden. Veel soorten extremofielen kennen wel een soort 'winterslaap'. Deze hangt echter niet samen met de seizoenen, maar met een eventueel gebrek aan de benodigde 'extreme' leefomgeving. Er zijn diverse typen extremofielen, afhankelijk van de extreme omstandigheid die ze nodig hebben, bijvoorbeeld:

• temperatuur; soorten die bij heel hoge of juist lage temperatuur leven;
• pH-waarde (zuurgraad); soorten die in een zeer hoge of juist lage zuurgraad leven;
• zoutgehalte; soorten die in zeer zoute omstandigheden leven;
• omgevingen met hoge concentraties (voor de meeste organismen) giftige stoffen, bijvoorbeeldzware metalen;
• omgekeerd; omgevingen met juist een gebrek aan algemeen benodigde stoffen, meestal zuurstof;
• koolstofarme of zelfs koolstofloze omgevingen zoals midden in een rots;
• zeer hoge druk zoals indiepzeetroggenof diep in de grond.

Ieder type extremofiel vormt een eigenecologischegroep; soorten die alleen bij heel hoge of juist lage temperaturen leven heten respectievelijkthermofielenpsychrofiel(= kryofiel). Het bekendste type vormen deanaerobebacteriën,omdat een grote aanwezigheid ervan leidt tot stank; ze zijn dan ook bekend alsrottingsbacteriën.

Extremofielen komen ook voor aan de randen van deGrand Prismatic Springen veroorzaken hier de typische feloranje kleur.

Niet alleen soorten, maar heleecosystemenzijn soms extremofiel. In een aantal grotten zijn zeer oude ecosystemen aangetroffen die leven metzwavelverbindingenin een gasvormig-zuurstofloze omgeving. Ook in temperaturen boven 100 graden rond onderzeese vulkanen (black smokers), leeft een scala aan gespecialiseerde dieren, zoals depompeiiworm(een kokerworm) die tot 80 graden kan verdragen. In troggen en spleten in de diepzee leven dieren die een enorme druk kunnen weerstaan, en ook in deDode Zee,de zoutste zee ter wereld, waar de meeste cellen ineen zouden schrompelen doorosmose,leven organismen.

Extremofielen zijn in staat iets te overleven wat voor veel andere organismen dodelijk zou zijn. Dat maakt ze interessante studieobjecten voor wetenschappers. Cellen die in extreme omstandigheden leven moeten logischerwijs aanpassingen hebben die het mogelijk maken deze te weerstaan. Er is niet veel bekend over hoe ze dat precies doen, maar waarschijnlijk bevatten extremofielen een schat aan informatie die gebruikt kan worden in de medische wereld, debiotechnologieen op andere terreinen.

Op hemellichamen in hetzonnestelselzoalsMars,IoenEuropa (maan)zijn omstandigheden die veel lijken op die waarbij op aarde extremofielen voorkomen. Volgens sommige onderzoekers zouden er op die hemellichamen op aardse extremofielen lijkende organismen kunnen voorkomen.

Veel geleerden hellen thans over naar de mening dat de eerstelevensvormenop aarde extremofielen waren - en meer bepaald die soorten die ook nu nog bij "black smokers" leven.

Het bestaan van extremofielen is pas recent bekend geworden. In1965ontdekten de biologen Thomas en Louise Brock micro-organismen bij een hete bron inYellowstone,bij een temperatuur van 100 °C (50° meer dan tot dan toe als maximum werd gehouden), zeer lagepHen een hoge concentratie vanzwavel.Sindsdien is op vele andere plaatsen met extreme omstandigheden ook leven gevonden. Zo kan het micro-organismePicrophilus oshimaeoverleven in hete bronnen met een (negatieve) pH tot - 0,06.

Zie ook

• Acidofiel
• Alkalifiel
• Halofiel
• Troglofiel
• Xerofiel

Vegetatiekunde

Bronnen, noten en/of referenties