Den cyanobakterier, tidligere kendt som blågrønne alger, er en phylum af bakterier dannet af de eneste prokaryoter kan udnytte sollys som energi og vand som en kilde af elektroner i fotosyntese (oxygen fotosyntese).
Ligesom højere planter indeholder de pigmenter, der giver dem mulighed for at udføre iltet fotosyntesen. Denne filum indeholder omkring 2000 arter i 150 slægter med en lang række former og størrelser.
Oscillatoria sp. Af Wiedehopf20 fra Wikimedia Commons
Cyanobakterier er meget gamle organismer. Mikrofossiler med stor lighed med moderne cyanobakterier er fundet i aflejringer fra 2,1 milliarder år tilbage. Karakteristiske biomarkørmolekyler af cyanobakterier er også fundet i 2,7 og 2,5 milliarder år gamle havaflejringer.
På grund af cyanobakteriens evne til at producere og frigive ilt som et biprodukt af fotosyntesen antages det, at dens udseende på jorden muliggjorde ændring af atmosfæren, hvilket forårsagede en stor iltningshændelse.
Stigningen i ilt kan have forårsaget et fald i den atmosfæriske metankoncentration for ca. 2,4 til 2,1 milliarder år siden, hvilket har forårsaget udryddelsen af mange arter af anaerobe bakterier.
Nogle stammer af cyanobakteriearter kan producere potente toksiner i vandmiljøer. Disse toksiner er sekundære metabolitter, der frigøres i miljøet, når miljøforholdene er ekstreme, i eutrofiske miljøer, med høje koncentrationer af mineralnæringsstoffer, såsom fosfor, og særlige betingelser for pH og temperatur.
egenskaber
Cyanobakterier er gramnegative farvende bakterier, der kan være encellede eller danne kolonier i form af filamenter, ark eller hule kugler.
Inden for denne mangfoldighed kan forskellige typer celler observeres:
- Vegetative celler er dem, der dannes under gunstige miljøbetingelser, hvor fotosyntesen forekommer.
- Akinetes, endosporer produceret under vanskelige miljøforhold.
- Heterocytter, tykvæggede celler, indeholder enzymet nitrogenase, der er involveret i nitrogenfiksering i anaerobe miljøer.
Cyanobakterier er de enkleste organismer, der udviser cirkadiske cyklusser, svingninger af biologiske variabler med regelmæssige tidsintervaller forbundet med periodiske miljøændringer i løbet af dagen. Døgnuret i cyanobakterier fungerer fra KaiC-phosphoryleringscyklus.
Cyanobakterier er fordelt i en stor mangfoldighed af landlige og akvatiske miljøer: nakne klipper, midlertidigt våde klipper i ørkener, frisk vand, oceaner, fugtig jord og endda antarktiske klipper.
De kan udgøre en del af plankton i vandmasser, danne fototrofiske biofilmer på udsatte overflader eller etablere et symbiotisk forhold til planter eller lavformende svampe.
Nogle cyanobakterier spiller en vigtig rolle i økosystemer. Microcoleus vaginatus og M. vaginatus stabiliserer jorden ved hjælp af en polysaccharidkappe, der binder til sandpartiklerne og absorberer vand.
Bakterier af slægten Prochlorococcus producerer mere end halvdelen af fotosyntesen af det åbne hav, hvilket giver et vigtigt bidrag til den globale iltcyklus.
Flere arter af cyanobakterier, såsom Aphanizomenon flos-aquae og Arthrospira platensis (Spirulina), høstes eller dyrkes som fødekilder, dyrefoder, gødning og sundhedsprodukter.
Morfologi
Cyanobakterielle celler har en stærkt differentieret, gram-negativ cellevæg med en plasmamembran og en ydre membran adskilt af et periplasmatisk rum.
Derudover har de et internt system af thylakoidmembraner, hvor de elektronoverførende kæder, der er involveret i fotosyntesen og respiration, bor. Disse forskellige membransystemer giver disse bakterier en unik kompleksitet.
De har ikke flagella. Nogle arter har bevægelige filamenter kaldet hormogoni, som giver dem mulighed for at glide på overflader.
Multicellulære filamentformer, såsom slægten Oscillatoria, er i stand til at generere en bølgende bevægelse gennem svingning af filamentet.
Andre arter, der lever i søjler med vand, danner gasvesikler dannet af en proteinkappe, der giver dem opdrift.
Hormogoni består af tynde celler med skarpe celler i enderne. Disse celler frigøres og mobiliseres og spirer på steder langt fra hovedkolonien, hvor nye kolonier starter.
Systematisk
Klassificeringen af cyanobakterier på de højeste taksonomiske niveauer er blevet drøftet varmt. Disse bakterier blev oprindeligt klassificeret som blågrønne alger (Cyanophyta) ifølge botaniske koder. Disse indledende undersøgelser var baseret på morfologiske og fysiologiske egenskaber.
Senere, i 1960'erne, da de prokaryote egenskaber ved disse mikroorganismer blev etableret, blev cyanobakterier omklassificeret under den bakteriologiske kode.
I 1979 blev der foreslået 5 sektioner, der svarer til 5 ordrer: sektion I = Chroococcales, sektion II = Pleurocapsales, sektion III = Oscillatoriales, sektion IV = Nostocales og sektion V = Stigonematales.
Det taksonomiske system af cyanobakterier blev radikalt ændret med introduktionen af elektronmikroskopi og molekylære og genetiske metoder.
Taxyanet for cyanobakterier er næsten kontinuerligt revideret i de sidste 50 år, hvor radikalt forskellige forslag er blevet genereret. Debatten om klassificering af cyanobakterier fortsætter.
De seneste forslag til filogenetiske træer til denne filum foreslår anvendelse af ordrer: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales og Nostocales. Disse ordrer består af monofyletiske slægter, der består af mange arter.
Toksicitet
Det anslås, at der er 150 slægter af cyanobakterier, der indeholder ca. 2000 arter, hvoraf ca. 46 har en vis toksinproducerende stamme.
I akvatiske økosystemer kan overfladen af cyanobakterier nå meget høje niveauer, når miljøforholdene er passende til deres vækst, hvilket favoriserer akkumulering af sekundære metabolitter i cytoplasmaet.
Når miljøforholdene bliver ugunstige med stigninger i koncentrationer af mineralnæringsstoffer som fosfor, dør cyanobakterier, hvilket producerer cellelys og frigivelse af toksiner i miljøet.
Der er identificeret to hovedtyper toksiner: hepatotoksiner og neurotoksiner. Neurotoksiner produceres hovedsageligt af arter og stammer fra slægterne: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium og Cylindrospermopsis.
Neurotoksiner virker hurtigt og forårsager død som følge af åndedrætsstop inden for få minutter efter indtagelse af høje koncentrationer af toksin. Saxitoxin er et lammende neurotoksin, der er anført i bilag 1 til kemiske våbenkonventionen.
Hepatotoksiner produceres af slægterne Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc og Cylindrospermopsis. De forårsager den mest almindelige type forgiftning relateret til cyanobakterier. De arbejder langsommere og kan forårsage død et par timer eller dage efter forgiftning.
Referencer
- Dmitry A. Los. (2017). Cyanobacteria: Omics and Manipulation - Book. Caister Academic Press. Moskva, Rusland. 256 s.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). Taxonomisk klassificering af cyanoprokaryoter (cyanobakterielle slægter) 2014 ved hjælp af en polyfasisk tilgang. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC-håndbog for toksikologi af kemiske krigsføringsmidler (2009). Academic Press. S. 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn og RS Gupta. (2014). Phylogenetisk analyse og molekylære signaturer, der definerer en monophyletisk clade af heterocystøse cyanobakterier og identificerer dens nærmeste slægtninge. Fotosynteseforskning, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Påvisning af cyanobakterier og deres toksiner. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
- Wikipedia-bidragydere. (2018, 2. oktober). Cyanobakterier. På Wikipedia, The Free Encyclopedia. Hentet 10:40, 12. oktober 2018, fra en.wikipedia.org