Die thermophilen Organismen (aus der griechischen Therme , Hitze und Philein , Liebe) oder hyperthermophil sind Organisationen, die eine hohe Temperatur benötigen, um zu leben. Sie sind Teil der extremophilen Organismen . Die ersten wurden Ende der 1960er Jahre von Thomas D. Brock im Yellowstone-Nationalpark entdeckt .
Thermophile Organismen können zwischen 50 und 70 ° C leben und sich vermehren . Sie können zwischen 25 und 40 ° C wachsen, aber schwach. Es gibt thermophile Organismen unter den verschiedenen Gruppen von eukaryotischen Organismen wie Protozoen , Pilzen , Algen und Prokaryoten wie Streptomyceten , Cyanobakterien , Clostridium , Bacillus . Bekannte Eukaryoten können bei Temperaturen über 60 ° C nicht leben . Das Bakterium Thermus aquaticus ist ein Beispiel für einen thermophilen Organismus; Die hohe Wärmebeständigkeit seiner DNA-Polymerase wird für die Polymerasekettenreaktion verwendet .
Hyperthermophile Organismen sind solche, die bei Temperaturen über 80 ° C optimal leben und sich vermehren können (80 und 110 ° C für diejenigen, die wir kennen). Sie können bei Temperaturen unter 60 ° C nicht wachsen .
Bisher sind sie nur durch Prokaryoten , einige Bakterien und insbesondere Archaea vertreten .
Thermophile und hyperthermophile Organismen können aus Biotopen wie vulkanischen und geothermischen hydrothermalen Systemen wie heißen Quellen, hydrothermalen Unterwasserentlüftungsöffnungen usw. isoliert werden .
Die hohen Temperaturen erhöhen die Fließfähigkeit der Membranen (bei einer kritischen Temperatur trennen sich die beiden Membranfolien, wodurch das Zytoplasma nach außen austritt) und zerstören viele organische Makromoleküle. Um die optimale Fließfähigkeit und Konsistenz der Membranen und ihrer inneren Umgebung aufrechtzuerhalten, müssen diese Zellen ihre Lipidzusammensetzung anpassen (Verhältnis von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren, stärkere Tetraetherbindungen). Sie bilden anstelle der klassischen Phospholipid-Doppelschicht eine partielle Monoschicht (molekulare Brücken zwischen Fettsäureketten ) oder eine Gesamtlipid- Monoschicht , wodurch eine Fusion bei hohen Temperaturen verhindert wird.
Die Temperatur beeinflusst auch die Struktur und Funktion von Proteinen und Enzymen, deren Stabilität mit strukturellen Veränderungen verbunden ist (Zunahme hydrophober Reste, Disulfidbindungen ). Einige hyperthermophile Spezies verwenden auch Chaperonproteine , die nahe an der Zelle bleiben und an der Faltung denaturierter Proteine beteiligt sind . Die Gyrasen vermeiden eine Denaturierung der Doppelhelix der DNA .
Die Funktion von thermophilen Proteinen und Enzymen auf molekularer Ebene wird untersucht, um einerseits die Anpassung an hohe Temperaturen besser zu verstehen und andererseits für biotechnologische Anwendungen ( Molekularbiologie ).
Einige Biologen nehmen an, dass thermophile Mikroorganismen und Barophile eher jedem anderen Lebewesen ähneln, das im gemeinsamen Vorfahren aller modernen Zellen vorhanden ist, dem universellen gemeinsamen Vorfahren Last ( letzter universeller gemeinsamer Vorfahr oder LUCA), und die Struktur des genetischen Codes wäre in gebildet worden diese Organismen in hyperthermischer Umgebung und bei hohem hydrostatischem Druck. Diese Hypothese ist jedoch unter Wissenschaftlern nicht einstimmig.