Thermophil

Als thermophil (von altgriechisch θερμός thermós „warm“ sowie φίλος phílos „liebend“)[1] werden Lebewesen bezeichnet, die hohe Temperaturen (45–80 °C) bevorzugen. Liegt der bevorzugte Temperaturbereich oberhalb von 80 °C, spricht man von hyperthermophilen Lebewesen.

Thermophile Organismen finden sich insbesondere unter den Archaeen sowie (seltener) bei den Eubakterien. Für manche Archaeen liegen die optimalen Lebensbedingungen erst bei weit über 70 °C; sie leben vor allem in heißen Quellen und Geysiren. Einige thermophile Eubakterien und Pilze (z. B. Chaetomium thermophilum) besiedeln bevorzugt Komposthaufen, in deren Innern durch Verrottungsprozesse die Temperatur auf über 45 °C gestiegen ist.

In der Tiefsee gibt es in Gebieten mit vulkanischer Aktivität – vor allem am mittelozeanischen RückenÖkosysteme, bei denen die Wassertemperaturen aufgrund des hohen Drucks sogar 100 °C übersteigen, die aber dennoch eine reichhaltige Biozönose enthalten. Als derzeitige Spitzenreiter unter den hyperthermophilen Mikroorganismen gelten die Archaee Strain 121, die noch bei 121 °C ihre Population alle 24 Stunden verdoppelt (entdeckt 2003 an einem Schwarzen Raucher im Juan-de-Fuca-Rücken), und die Archaee Methanopyrus kandleri, die auch bei 122 °C Wachstum aufrechterhalten kann (1991 entdeckt an einem Schwarzen Raucher im Golf von Kalifornien).[2][3] Damit lösen diese den vormaligen Rekordhalter Pyrolobus fumarii ab, der bis maximal 113 °C noch zu wachsen in der Lage ist.[4] An den Schloten solcher Schwarzen Raucher lebt auch der Wurm Alvinella pompejana, der in seinem Lebensraum Temperaturen von bis zu 80 °C toleriert und damit den Rekord unter den thermophilen Eukaryoten hält.

Man nimmt an, dass die absolute Obergrenze für Leben jeglicher Art um etwa 150 Grad Celsius liegt, da bei höheren Temperaturen die DNA (der Träger der Erbinformation) mit so hoher Geschwindigkeit durch Hydrolyse zerfällt, dass jedes aktuell bekannte DNA-Reparatursystem damit überfordert wäre. Bärtierchen sind in der Lage, unter gewissen Voraussetzungen und mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit Temperaturen bis zu 151 °C zu überleben und bestätigen damit vorläufig diesen Grenzbereich. 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 (wärmeliebend) können jedoch nur Mikroorganismen sein; Enzyme sind thermoaktiv, thermostabil oder beides. Prozesse laufen bei thermophilen Bedingungen ab.

Siehe auch

  • Extremophil

Einzelnachweise

  1. Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.
  2. Lovley, D. & Kashefi, K. (2003): Extending the upper temperature limit for life. In: Science. Bd. 301, S. 934-524. PMID 12920290 PDF
  3. Unboilable bug points to hotter origin of life guardian.co.uk, 15. August 2003; Strain 121 en.wikipedia, abgerufen am 1. Dezember 2010
  4. 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

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