A cianobaktériumok, korábban kék zöld algák néven ismertek, olyan baktériumok formája, amelyeket az egyetlen prokarióta képez, amely képes a napfényt energiává és vízként felhasználni elektronforrásként a fotoszintézisben (oxigén fotoszintézis).
A magasabb növényekhez hasonlóan pigmenteket tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik számukra oxigénnel végzett fotoszintézis elvégzését. Ez a fajta mintegy 2000 fajt tartalmaz 150 nemzetségben, széles formájú és méretű.
Oscillatoria sp. Szerző: Wiedehopf20, a Wikimedia Commonsból
A cianobaktériumok nagyon ősi szervezetek. A modern cianobaktériumokkal nagyon hasonlók mikrofilmjei találhatóak a 2,1 milliárd évvel ezelőtt lerakódásokban. A cianobaktériumok jellegzetes biomarker molekuláit 2,7 és 2,5 milliárd éves tengeri lerakódásokban is megtaláltak.
Mivel a cianobaktériumok képesek fotoszintézis melléktermékeként oxigént termelni és felszabadítani, úgy gondolják, hogy a földön való megjelenése lehetővé tette a légkör módosulását, nagy oxigénellátási eseményt okozva.
Az oxigén növekedése körülbelül 2,4–2,1 milliárd évvel ezelőtt a légköri metánkoncentráció csökkenését okozhatja, ami számos faj kihalt az anaerob baktériumok számára.
A cianobaktériumok egyes törzsei nagymértékű toxinokat termelhetnek a vízi környezetben. Ezek a toxinok másodlagos metabolitok, amelyek extrém környezeti körülmények között, eutrofikus környezetben szabadulnak fel a környezetbe, magas ásványi tápanyagok, például foszfor koncentrációval, valamint a pH és a hőmérséklet különleges körülményei között.
jellemzők
A cianobaktériumok gram-negatív festő baktériumok, amelyek egysejtűek lehetnek, vagy fiókák, lemezek vagy üreges gömb alakú kolóniákat képezhetnek.
Ezen a sokféleségen belül különféle sejttípusok figyelhetők meg:
- A vegetatív sejtek azok, amelyek kedvező környezeti feltételek mellett képződnek és amelyekben fotoszintézis alakul ki.
- Akinetes, nehéz környezetben termelődő endospórák.
- A heterociták, vastag falú sejtek tartalmazzák a nitroáz enzimet, amely részt vesz a nitrogén rögzítésében anaerob környezetben.
A cianobaktériumok a legegyszerűbb szervezetek, amelyek cirkadián ciklusokat mutatnak, biológiai változók oszcillációit rendszeres időközönként, a napi időszakos környezeti változásokkal összefüggésben. A cianobaktériumokban levő cirkadián óra a KaiC foszforilációs ciklusából működik.
A cianobaktériumok a szárazföldi és vízi környezet sokféle változatosságában vannak elterjedtek: csupasz sziklák, átmenetileg nedves sziklák sivatagokban, édesvíz, óceánok, nedves talaj és még Antarktiszi sziklák.
A víztestben lévő plankton részét képezhetik, fototróf biofilmeket képezhetnek a kitett felületeken, vagy szimbiotikus kapcsolatot alakíthatnak ki növényekkel vagy zuzmust képező gombákkal.
Egyes cianobaktériumok fontos szerepet játszanak az ökoszisztémákban. A Microcoleus vaginatus és az M. vaginatus poliszacharid hüvely segítségével stabilizálja a talajt, amely kötődik a homok részecskékhez és felszívja a vizet.
A Prochlorococcus nemzetség baktériumai a nyílt óceán fotoszintézisének több mint felét termelik, így jelentősen hozzájárulnak a globális oxigénciklushoz.
A cianobaktériumok számos fajtáját, például az Aphanizomenon flos-aquae-t és az Arthrospira platensis-t (Spirulina) betakarítják vagy termesztik élelmiszer-forrásként, takarmányként, műtrágyaként és egészségügyi termékekként.
Morfológia
A cianobaktériumsejtek erősen differenciált, gram-negatív sejtfallal rendelkeznek, plazmamembránnal és külső membránnal elválasztva, a periplazma térben.
Ezen felül belső tiroid membránrendszerük van, ahol a fotoszintézisben és a légzésben részt vevő elektronátvivő láncok tartózkodnak. Ezek a különböző membránrendszerek egyedi bonyolultságot biztosítanak ezeknek a baktériumoknak.
Nekik nincs flagella. Egyes fajokon mozgó szálak vannak, amelyeket hormogóniának hívnak, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy a felszínen siklódjanak.
A többsejtű szálak, például az Oscillatoria nemzetség, hullámhosszúságú mozgást generálnak az izzó hegesztése révén.
Más, a vízoszlopokban élő fajok gázvezikulumokat képeznek, amelyeket egy fehérjehüvely képez, és amelyek úszóképességet adnak nekik.
A Hormogonia vékony sejtekből áll, élek a végükön vannak. Ezeket a sejteket felszabadítják és mobilizálják, a fő kolóniától távol elhelyezkedő helyeken, ahol új kolóniák indulnak.
Szisztematikus
A cianobaktériumok legmagasabb taxonómiai besorolását hevesen vitatják. Ezeket a baktériumokat kezdetben botanikai kódok szerint kék-zöld alganak (Cyanophyta) sorolták be. Ezek a kezdeti vizsgálatok morfológiai és fiziológiai tulajdonságokon alapultak.
Később, az 1960-as években, amikor ezeknek a mikroorganizmusoknak a prokarióta jellemzőit meghatározták, a cianobaktériumokat a bakteriológiai kód alá sorolták át.
1979-ben 5 szekciót javasoltak, amelyek 5 sorrendnek felelnek meg: I. szakasz = Chroococcales, II. Szakasz = Pleurocapsales, III. Szakasz = Oscillatoriales, IV. Szakasz = Nostocales és V. szakasz: Stigonematales.
A cianobaktériumok taxonómiai rendszerét radikálisan megváltoztatták elektronmikroszkópos, molekuláris és genetikai módszerek bevezetésével.
A cianobaktériumok taxonómiáját szinte folyamatosan felülvizsgálták az elmúlt 50 évben, amelyben radikálisan eltérő javaslatok születtek. A cianobaktériumok osztályozásáról folytatott vita folytatódik.
A legújabb filogenetikai fákra vonatkozó javaslatok a következő védjegyek használatát javasolják: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Ezeket a sorozatokat monofiletikus nemzetségek alkotják, amelyek sok fajból állnak.
toxicitás
Becslések szerint 150 cianobaktérium nemzetség van körülbelül 2000 fajt tartalmazó, ezek közül 46-nál van valamilyen toxint termelő törzs.
A vízi ökoszisztémákban a cianobaktériumok előfordulása nagyon magas szintre emelkedik, ha a környezeti feltételek megfelelőek növekedésükhöz, ami elősegíti a másodlagos metabolitok felhalmozódását a citoplazmában.
Ha a környezeti feltételek kedvezőtlenné válnak, és az ásványi tápanyagok, például a foszfor koncentrációja növekszik, a cianobaktériumok elpusztulnak, ami sejtlízist és toxinok környezetbe engedését eredményezi.
Két toxinfajtát azonosítottak: hepatotoxinokat és neurotoxinokat. A neurotoxinokat főleg a nemzetségek fajai és törzsei termelik: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium és Cylindrospermopsis.
A neurotoxinok gyorsan hatnak, és a toxin nagy koncentrációjának bevétele után néhány perc alatt légzési leállást okoznak. A szaxitoxin egy bénító neurotoxin, amelyet a Vegyifegyver-egyezmény 1. melléklete sorol fel.
A hepatotoxinokat a Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc és Cylindrospermopsis nemzetségek termelik. Ezek a cianobaktériumokkal kapcsolatos leggyakoribb mérgezést okozzák. Lassabban működnek, és néhány órával vagy nappal a mérgezés után halált okozhatnak.
Irodalom
- Dmitry A. Los. (2017). Cianobaktériumok: Omics és manipuláció - könyv. Caister Academic Press. Moszkva, Oroszország. 256 pp
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). A cianoprokarióták (ciánbaktériumok nemzetségei) taxonómiai osztályozása 2014, többfázisú megközelítés alkalmazásával. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Kézikönyv a kémiai harci szerek toxikológiájáról (2009). Academic Press. 1168.
- Howard-Azzeh, M., Shamseer L., HE Schellhorn és RS Gupta. (2014). Filogenetikai elemzés és molekuláris aláírások, amelyek meghatározzák a heterocisztikus cianobaktériumok monofiletikus klétáját és azonosítják annak legközelebbi rokonokat. Photosynthesis Research, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S., Muñoz MJ. (2001). Cianobaktériumok és toxinjaik kimutatása. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
- Wikipedia közreműködői. (2018, október 2.). Cianobaktériumok. A Wikipediaban, a Ingyenes enciklopédia. Beérkezett: 2018. október 12., 10:40, az en.wikipedia.org webhelyről