Halofiel

Lifestyle

De meeste halofiele en zoutetende dieren gebruiken energie om zout uit hun cytoplasma te verwijderen. Normaal gesproken zouden organismen die in de buurt van veel zout leven, water verliezen en sterven door osmose. Het water in het organisme zou zich verplaatsen van binnen de cel naar de omgeving buiten de cel. Dit komt omdat er altijd beweging van water is om een toestand te bereiken waarin de zoutconcentraties aan beide kanten van het celmembraan gelijk zijn.

Om te overleven, moet het cytoplasma van halofielen isotoon zijn met zijn omgeving.

Om deze toestand te bereiken, gebruiken halofielen twee verschillende methoden. Bij de eerste (voornamelijk gebruikt door bacteriën, sommige archaea, gisten, algen en schimmels), worden organische verbindingen opgeslagen in het cytoplasma. Deze verbindingen helpen het organisme de stress van de osmose te overleven. De meest gebruikte oplosmiddelen voor dit proces zijn neutraal en omvatten aminozuren en suikers. Voordelen van deze methode zijn dat organismen in een groter bereik van zoutconcentraties kunnen leven. Ook hoeven eiwitten zich niet aan te passen aan hoge zoutconcentraties, als ze niet aan hoge zoutconcentraties worden blootgesteld. Hiervoor moet het organisme veel meer energie gebruiken dan voor de onderstaande aanpassing.

De tweede, minder gebruikelijke aanpassing, is de selectieve opname van kaliumionen (K+) in het cytoplasma. In ruil daarvoor pompt het organisme natriumionen (Na+) naar buiten met behulp van de natrium-kaliumpomp. In plaats van kalium kunnen ook natriumionen worden gebruikt, maar kalium komt het meest voor. Deze aanpassing wordt slechts door één orde van bacteriën en één familie van Archaea gebruikt. Een voordeel van deze methode is dat zij veel minder energie verbruikt dan de bovenstaande aanpassing. Het grootste nadeel van deze aanpassing is dat alle machinerie in de cel (enzymen, structurele eiwitten, enz.) moet worden aangepast aan hoge niveaus van niet-organische ionen, en hoge zoutgehalten. Dit is veel veeleisender dan de hierboven beschreven aanpassing.

De meeste halofiele organismen gebruiken slechts één van de twee methoden, maar enkele halofielen kunnen beide gebruiken.

De natrium-kaliumpomp die sommige halofielen gebruiken om kaliumionen op te nemen en natriumionen te verwijderen

Categorisering

Halofielen worden ingedeeld naar de zoutgehalten waarin zij het best groeien. Halofielen kunnen worden gecategoriseerd als lichte halofielen, matige halofielen, of extreme halofielen. Lichte halofielen groeien het best bij zoutconcentraties tussen 2% en 5%. Een voorbeeld van een lichte halofiel is Erythrobacter flavus. Lichte halofielen leven in modder op de oceaanbodem, in zeewater, en in tuingrond.

Matige halofielen groeien het best bij zoutconcentraties van 5% tot 20%. Voorbeelden van matige halofielen zijn organismen van de geslachten Desulfovibrio, Desulfocella, Desulfohalobium, en Desulfotomaculum. Matige halofielen leven in zoutpannen in zee, zoute meren, in materie op de bodem van de zee en in pekelvelden.

Extreme halofielen groeien het best in zoutconcentraties van 20% tot 30%. Voorbeelden van extreme halofielen zijn Salinibacter ruber en organismen uit de klasse van de Halobacteriën. Extreme halofielen leven in de Dode Zee in het Midden-Oosten en in door de mens aangelegde zonnezoutmeren (meren die worden gebruikt om zeezout te maken).

Belang en gebruik

In de natuur

Halofielen spelen een belangrijke rol in ecosystemen. Zo ondersteunen halofielen vaak hele populaties wilde vogels.

Halofielen zijn nuttig voor het schoonmaken van vervuilde omgevingen. Afvalwater met zoutconcentraties van meer dan 2% is ideaal voor halofielen om organische verontreinigende stoffen uit te verwijderen. Zo is bijvoorbeeld aangetoond dat halofielen fenol (een giftige chemische stof) uit hun omgeving kunnen verwijderen. Dit zou in de toekomst kunnen worden gebruikt voor het opruimen van olievlekken.

In gisting

Halofielen spelen een belangrijke rol bij de fermentatie van sommige voedingsmiddelen. Zo fermenteren halofielen soja- en vissauzen. Halofielen fermenteren ook gezouten vis.

In de biotechnologie

Halofiele micro-organismen zijn nuttig in de biotechnologie. De verbindingen die bepaalde halofielen maken, zijn waardevol. Sommige van deze verbindingen worden nergens anders in de levende wereld gevonden. De zouttolerante enzymen die halofielen produceren, kunnen op verschillende manieren worden gebruikt. Deze enzymen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor ruwe industriële processen, zoals voedselverwerking.

Sommige gematigde halofielen produceren suikers buiten de cel. Deze suikers kunnen worden gebruikt als verdikkingsmiddelen en emulgatoren in de aardolie- en geneesmiddelenindustrie.

Halofiele eencellige organismen kleuren de bekkens van deze zoutverdampingsvijvers. Afhankelijk van het zoutgehalte overheersen verschillende soorten, wat resulteert in verschillende kleuren.

Verwante pagina's

• Extremofiel
• Haloarchaea
• Het bassin van L'Atalante
• Loricifera