這篇文章《On the concept of a psychrophile》由Ricardo Cavicchioli撰寫，發(fā)表于《The ISME Journal》2016年第10卷，主要探討了“psychrophile”（嗜冷微生物）這一概念的定義和理解問題，強調(diào)了僅以溫度依賴的生長速率來評估微生物對寒冷環(huán)境的適應(yīng)性是不準(zhǔn)確的，提出了“psychrophile”一詞足以描述寒冷環(huán)境中的微生物，而“psychrotolerant”“psychrotroph”和“facultative psychrophile”等術(shù)語則邏輯上存在問題。背景知識文章開頭指出，地球的生物圈主要由寒冷環(huán)境構(gòu)成，這些環(huán)境中存在著大量多樣化的微生物，它們在全球生物地球化學(xué)循環(huán)中可能扮演著關(guān)鍵角色。
這些微生物被稱為“psychrophile”，源自希臘語，意為“喜愛寒冷”。然而，僅以溫度作為控制它們存在的因素是不準(zhǔn)確的，因為微生物的豐度和生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成還受到生活方式（例如營養(yǎng)需求）、環(huán)境選擇（生物和非生物參數(shù)）和生物地理限制（物理障礙和距離對擴散和定殖的影響）的影響。研究方法與觀點作者批判了將溫度依賴的生長速率作為評估微生物對寒冷適應(yīng)性的主要標(biāo)準(zhǔn)的做法。
這種做法的問題在于，隨著溫度的升高，酶反應(yīng)速率會因為熱的動能效應(yīng)而增加，微生物的生長速率也會隨之增加，直到細胞內(nèi)的某個過程因熱而受損。因此，一個微生物的最高生長溫度（Tmax）僅僅定義了它能夠承受的最高溫度。許多來自寒冷環(huán)境的微生物在實驗室中可以在遠高于它們在自然環(huán)境中通常遇到的溫度下生長。因此，一個能夠承受相對較高的Tmax的嗜冷微生物（例如30°C）可能被認(rèn)為是“mesotolerant”（中溫耐受者）。
基于這種邏輯，作者質(zhì)疑為什么經(jīng)常使用具有相反含義的術(shù)語，如“psychrotolerant”（耐冷的）、“psychrotroph”（嗜冷的）或“facultative psychrophile”（兼性嗜冷的）。關(guān)鍵結(jié)論與實驗案例文章通過多個案例來支持其觀點：Methanococcoides burtonii和Methanogenium frigidum：這兩種甲烷生成菌分別在23°C和15°C的最優(yōu)生長溫度（Topt）和28°C和18°C的最高生長溫度（Tmax）下生長。如果僅根據(jù)Topt和Tmax來判斷，M.frigidum似乎更適合寒冷環(huán)境，但實際上M.burtonii在湖泊溫度下生長得更快。Sphingopyxis alaskensis：在北半球寒冷的海洋水域（4-10°C）中，這種細菌是數(shù)量上的優(yōu)勢種，但在實驗室中很難在低于4°C的溫度下培養(yǎng)，而且它可以生長在高達30°C的溫度下。
南極深湖的haloarchaea：在南極深湖中，冬季溫度降至-20°C，haloarchaea占主導(dǎo)地位，其中一種物種占整個湖泊種群的約40%。然而，在實驗室中，這種微生物可以在高于30°C的溫度下生長。分子和生理響應(yīng)研究文章還討論了關(guān)于嗜冷微生物的分子和生理響應(yīng)的研究，這些研究表明在所謂的“最優(yōu)”生長溫度下生長可能是有壓力的。這些研究包括對生長產(chǎn)量、活力、酶分泌水平、蛋白質(zhì)合成、膜通透性和應(yīng)激標(biāo)志物的評估。例如：Sphingopyxis alaskensis：在較高溫度下生長時顯示出熱應(yīng)激標(biāo)志物。Methanococcoides burtonii：在23°C（Topt）和28°C（Tmax）時顯示出熱應(yīng)激，而在-2°C（Tmin）時顯示出冷應(yīng)激。細胞在1-16°C之間“愉快”生長。
術(shù)語討論文章最后討論了術(shù)語的重要性，指出錯誤的術(shù)語使用可能會導(dǎo)致誤解。作者建議使用“psychrophile”這一單一術(shù)語來描述寒冷環(huán)境中的微生物，而不是使用“psychrotolerant”、“psychrotroph”或“facultative psychrophile”等術(shù)語，因為這些術(shù)語在邏輯上存在問題。作者強調(diào)，溫度依賴的生長速率評估并不能準(zhǔn)確反映微生物對其原生寒冷棲息地的適應(yīng)性?？偨Y(jié)文章的核心觀點是，僅以溫度依賴的生長速率來評估微生物對寒冷環(huán)境的適應(yīng)性是不準(zhǔn)確的。微生物的適應(yīng)性是一個復(fù)雜的特性，受到多種因素的影響，包括它們的代謝途徑、對環(huán)境變化的響應(yīng)能力以及它們在生態(tài)系統(tǒng)中的角色。因此，需要一個更全面的框架來理解和描述微生物的冷適應(yīng)性。
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