Den cyanobakterier , tidligere kjent som blågrønne alger, er rekken av bakterier som er dannet av bare prokaryoter stand til å bruke sollys som energi og vann, som en kilde for elektroner i fotosyntese (oxygenic fotosyntesen).
I likhet med høyere planter inneholder de pigmenter som lar dem gjennomføre oksygenert fotosyntese. Denne filylen inkluderer rundt 2000 arter i 150 slekter, med et bredt spekter av former og størrelser.
Oscillatoria sp. Av Wiedehopf20, fra Wikimedia Commons
Cyanobakterier er veldig eldgamle organismer. Mikrofossiler med stor likhet med moderne cyanobakterier er funnet i forekomster fra 2,1 milliarder år tilbake. Karakteristiske biomarkørmolekyler av cyanobakterier er også funnet i 2,7 og 2,5 milliarder år gamle marine forekomster.
På grunn av cyanobakterienes evne til å produsere og frigjøre oksygen som et biprodukt fra fotosyntesen, antas det at dens utseende på jorden tillot modifisering av atmosfæren og forårsaker en stor oksygeneringshendelse.
Økningen i oksygen kan ha forårsaket en nedgang i atmosfærisk metankonsentrasjon for omtrent 2,4 til 2,1 milliarder år siden, noe som førte til utryddelse av mange arter av anaerobe bakterier.
Noen stammer av cyanobakteriearter kan produsere potente giftstoffer i vannmiljøer. Disse giftstoffene er sekundære metabolitter som frigjøres i miljøet når miljøforholdene er ekstreme, i eutrofiske omgivelser, med høye konsentrasjoner av mineralnæringsstoffer som fosfor og spesielle betingelser for pH og temperatur.
kjennetegn
Cyanobakterier er gramneggfargende bakterier som kan være encellede eller danne kolonier i form av filamenter, ark eller hule kuler.
Innenfor dette mangfoldet kan forskjellige typer celler observeres:
- Vegetative celler er de som dannes under gunstige miljøforhold, der fotosyntesen oppstår.
- Akinetes, endosporer produsert under vanskelige miljøforhold.
- Heterocytter, tykkveggede celler, inneholder enzymet nitrogenase, som er involvert i nitrogenfiksering i anaerobe miljøer.
Cyanobakterier er de enkleste organismer som viser døgncykluser, svingninger av biologiske variabler med jevne mellomrom knyttet til periodiske miljøendringer i løpet av dagen. Døgnklokken i cyanobakterier fungerer fra KaiC fosforyleringssyklus.
Cyanobakterier er distribuert i et stort mangfold av landlige og vannlevende miljøer: nakne bergarter, midlertidig våte bergarter i ørkener, ferskvann, hav, fuktig jord og til og med antarktiske bergarter.
De kan utgjøre en del av plankton i vannmasser, danne fototrofiske biofilmer på utsatte overflater, eller etablere et symbiotisk forhold til planter eller lavdannende sopp.
Noen cyanobakterier spiller en viktig rolle i økosystemer. Microcoleus vaginatus og M. vaginatus stabiliserer jorda ved hjelp av et polysakkarid-kappe som binder seg til sandpartiklene og absorberer vann.
Bakterier av slekten Prochlorococcus produserer mer enn halvparten av fotosyntesen av det åpne hav, noe som gir et viktig bidrag til den globale oksygensyklusen.
Flere arter av cyanobakterier, som Aphanizomenon flos-aquae og Arthrospira platensis (Spirulina), høstes eller dyrkes som matkilder, dyrefôr, gjødsel og helseprodukter.
morfologi
Cyanobakterielle celler har en sterkt differensiert, gram-negativ cellevegg med en plasmamembran og en ytre membran atskilt med et periplasmatisk rom.
I tillegg har de et internt system av thylakoidmembraner der elektronoverføringskjedene som er involvert i fotosyntesen og respirasjonen er bosatt. Disse forskjellige membransystemene gir disse bakteriene en unik kompleksitet.
De har ikke flagella. Noen arter har bevegelige filamenter som kalles hormogoni, som lar dem gli på overflater.
Flercellulære glødeformer, for eksempel Oscillatoria-slekten, er i stand til å generere en bølgende bevegelse gjennom svingning av glødetråden.
Andre arter som lever i vannkolonner danner gassvesikler, dannet av en proteinkappe, som gir dem oppdrift.
Hormogoni består av tynne celler med skarpe celler i endene. Disse cellene frigjøres og mobiliseres og spirer på steder langt fra hovedkolonien, der nye kolonier starter.
Systematisk
Klassifiseringen av cyanobakterier på de høyeste taksonomiske nivåene har vært sterkt omdiskutert. Disse bakteriene ble opprinnelig klassifisert som blågrønne alger (Cyanophyta), i henhold til botaniske koder. Disse innledende studiene var basert på morfologiske og fysiologiske egenskaper.
Senere, på 1960-tallet, da de prokaryote egenskapene til disse mikroorganismene ble etablert, ble cyanobakterier reklassifisert under den bakteriologiske koden.
I 1979 ble det foreslått 5 seksjoner som tilsvarer 5 ordrer: seksjon I = Chocococcales, seksjon II = Pleurocapsales, seksjon III = Oscillatoriales, seksjon IV = Nostocales og seksjon V = Stigonematales.
Det taksonomiske systemet med cyanobakterier ble radikalt endret med introduksjonen av elektronmikroskopi og molekylære og genetiske metoder.
Taksonomien til cyanobakterier har blitt gjennomgått nesten kontinuerlig de siste 50 årene, der radikalt forskjellige forslag er blitt generert. Debatten om klassifisering av cyanobakterier fortsetter.
De siste forslagene til fylogenetiske trær for denne filylen foreslår bruk av ordrene: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Disse ordrene består av monofyletiske slekter, som består av mange arter.
toksisitet
Det anslås at det er 150 slekter av cyanobakterier som inneholder omtrent 2000 arter, hvorav omtrent 46 har en viss giftstoff-produserende stamme.
I vannlevende økosystemer kan forekomsten av cyanobakterier nå veldig høye nivåer når miljøforhold er passende for deres vekst, noe som favoriserer opphopning av sekundære metabolitter i cytoplasmaet.
Når miljøforholdene blir ugunstige, med økning i konsentrasjonen av mineralnæringsstoffer som fosfor, dør cyanobakterier, og produserer cellelys og frigjøring av giftstoffer til miljøet.
To hovedtyper giftstoffer er identifisert: hepatotoksiner og nevrotoksiner. Nevrotoksiner produseres hovedsakelig av arter og stammer fra slektene: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium og Cylindrospermopsis.
Nevrotoksiner virker raskt og forårsaker død ved åndedrettsstans i løpet av få minutter etter inntak av høye konsentrasjoner av toksin. Saxitoxin er et lammende nevrotoksin, oppført i vedlegg 1 til Chemical Weapons Convention.
Hepatotoksiner produseres av slektene Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc og Cylindrospermopsis. De forårsaker den vanligste typen forgiftning relatert til cyanobakterier. De jobber saktere og kan forårsake død noen timer eller dager etter forgiftning.
referanser
- Dmitry A. Los. (2017). Cyanobacteria: Omics and Manipulation - Book. Caister Academic Press. Moskva, Russland. 256 s.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). Taksonomisk klassifisering av cyanoprokaryoter (cyanobakterielle slekter) 2014, ved bruk av en polyfasisk tilnærming. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Academic Press. S. 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn og RS Gupta. (2014). Filogenetisk analyse og molekylære signaturer som definerer en monofyletisk klave av heterocystøse cyanobakterier og identifiserer dens nærmeste slektninger. Fotosynteseforskning, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Påvisning av cyanobakterier og giftstoffer derav. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
- Wikipedia-bidragsytere. (2018, 2. oktober). Cyanobakterier. På Wikipedia, The Free Encyclopedia. Hentet 10:40, 12. oktober 2018, fra en.wikipedia.org