Den cyanobakterier , tidigare känd som blågröna alger, är en phylum av bakterier som bildas av de enda prokaryoter som kan använda solljus som energi och vatten som en källa för elektroner i fotosyntesen (syrehaltig fotosyntes).
Liksom högre växter innehåller de pigment som gör att de kan utföra syresatt fotosyntes. Denna filum innehåller cirka 2000 arter i 150 släkter, med ett brett utbud av former och storlekar.
Oscillatoria sp. Av Wiedehopf20, från Wikimedia Commons
Cyanobakterier är mycket forntida organismer. Mikrofossiler med stor likhet med moderna cyanobakterier har hittats i insättningar från 2,1 miljarder år tillbaka. Karakteristiska biomarkörmolekyler av cyanobakterier har också hittats i 2,7 och 2,5 miljarder år gamla marinavlagringar.
På grund av cyanobakteriens förmåga att producera och släppa syre som en biprodukt av fotosyntes, tros det att dess utseende på jorden tillät modifiering av atmosfären, vilket orsakade en stor syrehändelse.
Ökningen av syre kan ha orsakat en minskning av atmosfärisk metankoncentration för cirka 2,4 till 2,1 miljarder år sedan, vilket orsakat utrotningen av många arter av anaeroba bakterier.
Vissa stammar av cyanobakterier kan producera potenta toxiner i vattenmiljöer. Dessa gifter är sekundära metaboliter som släpps ut i miljön när miljöförhållandena är extrema, i eutrofiska miljöer, med höga koncentrationer av mineralnäringsämnen som fosfor och speciella förhållanden med pH och temperatur.
egenskaper
Cyanobakterier är gramnegativa färgningsbakterier, som kan vara encelliga eller bilda kolonier i form av filament, ark eller ihåliga sfärer.
Inom denna mångfald kan olika typer av celler observeras:
- Vegetativa celler är de som bildas under gynnsamma miljöförhållanden, där fotosyntes inträffar.
- Akinetes, endosporer producerade under svåra miljöförhållanden.
- Heterocyter, tjockväggiga celler, innehåller enzymet nitrogenas, som är involverat i kvävefixering i anaeroba miljöer.
Cyanobakterier är de enklaste organismerna som uppvisar cirkadiska cykler, svängningar av biologiska variabler med regelbundna tidsintervaller förknippade med periodiska miljöförändringar under dagen. Dockklockan i cyanobakterier fungerar från KaiC-fosforyleringscykeln.
Cyanobakterier distribueras i en stor mångfald av mark- och vattenmiljöer: nakna bergarter, tillfälligt våta stenar i öknar, färskt vatten, hav, fuktig jord och till och med antarktiska bergarter.
De kan utgöra en del av plankton i vattendrag, bilda fototrofiska biofilmer på utsatta ytor eller skapa ett symbiotiskt samband med växter eller lavbildande svampar.
Vissa cyanobakterier spelar en viktig roll i ekosystemen. Microcoleus vaginatus och M. vaginatus stabiliserar jorden med hjälp av en polysackaridmantel som binder till sandpartiklarna och absorberar vatten.
Bakterier av släktet Prochlorococcus producerar mer än hälften av fotosyntesen av det öppna havet, vilket ger ett viktigt bidrag till den globala syrecykeln.
Flera arter av cyanobakterier, såsom Aphanizomenon flos-aquae och Arthrospira platensis (Spirulina), skördas eller odlas som matkällor, djurfoder, gödselmedel och hälsoprodukter.
Morfologi
Cyanobakteriella celler har en mycket differentierad, gramnegativ cellvägg med ett plasmamembran och ett yttre membran separerat med ett periplasmatiskt utrymme.
Dessutom har de ett internt system av tylakoidmembran där elektronöverföringskedjorna som är involverade i fotosyntes och andning finns. Dessa olika membransystem ger dessa bakterier en unik komplexitet.
De har inte flagella. Vissa arter har rörliga filament som kallas hormogoni, vilket gör att de kan glida på ytor.
Flercellulära filamentformer, såsom släktet Oscillatoria, kan generera en böljande rörelse genom filamentens svängning.
Andra arter som lever i vattenkolonner bildar gasblåsor, bildade av en proteinhylsa, som ger dem flytkraft.
Hormogoni består av tunna celler med skarpa celler i ändarna. Dessa celler frigörs och mobiliseras och spira på platser långt från huvudkolonin, där nya kolonier börjar.
Systematisk
Klassificeringen av cyanobakterier på de högsta taxonomiska nivåerna har diskuterats varmt. Dessa bakterier klassificerades ursprungligen som blågröna alger (Cyanophyta) enligt botaniska koder. Dessa initiala studier baserades på morfologiska och fysiologiska egenskaper.
Senare, på 1960-talet, när de prokaryota egenskaperna hos dessa mikroorganismer fastställdes, klassificerades cyanobakterier under den bakteriologiska koden.
1979 föreslogs 5 sektioner som motsvarar 5 beställningar: sektion I = Chokokocker, sektion II = Pleurokapslar, sektion III = Oscillatoriales, sektion IV = Nostokalor och sektion V = Stigonematales.
Det taxonomiska systemet för cyanobakterier förändrades radikalt med införandet av elektronmikroskopi och molekylära och genetiska metoder.
Cyanobakteriens taxonomi har granskats nästan kontinuerligt under de senaste 50 åren, där radikalt olika förslag har genererats. Debatten om klassificeringen av cyanobakterier fortsätter.
De senaste förslagen för fylogenetiska träd för detta filum föreslår användningen av ordningarna: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Dessa beställningar består av monofyletiska släkter som består av många arter.
Giftighet
Det uppskattas att det finns 150 släkter av cyanobakterier som innehåller ungefär 2000 arter, varav cirka 46 har någon toxinproducerande stam.
I vattenlevande ekosystem kan överflödet av cyanobakterier nå mycket höga nivåer när miljöförhållandena är lämpliga för deras tillväxt, vilket gynnar ackumulering av sekundära metaboliter i cytoplasma.
När miljöförhållandena blir ogynnsamma, med ökade koncentrationer av mineralnäringsämnen som fosfor, dör cyanobakterier, vilket producerar celllys och frisättning av toxiner i miljön.
Två huvudtyper av toxiner har identifierats: hepatotoxiner och neurotoxiner. Neurotoxiner produceras främst av arter och stammar av släkten: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium och Cylindrospermopsis.
Neurotoxiner verkar snabbt och orsakar dödsfall genom andningsstopp inom några minuter efter intag av höga koncentrationer av toxin. Saxitoxin är ett förlamande neurotoxin som anges i bilaga 1 till kemiska vapenkonventionen.
Hepatotoxiner produceras av släktena Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc och Cylindrospermopsis. De orsakar den vanligaste typen av förgiftning relaterad till cyanobakterier. De arbetar långsammare och kan orsaka döden några timmar eller dagar efter förgiftning.
referenser
- Dmitry A. Los. (2017). Cyanobacteria: Omics and Manipulation - Book. Caister Academic Press. Moskva, Ryssland. 256 sid.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). Taxonomisk klassificering av cyanoprokaryoter (cyanobakteriella släkter) 2014 med hjälp av en polyfasisk strategi. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Academic Press. Sid 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn och RS Gupta. (2014). Filogenetisk analys och molekylära signaturer som definierar en monofyletisk clade av heterocystösa cyanobakterier och identifierar dess närmaste släktingar. Fotosyntesundersökning, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Upptäckt av cyanobakterier och deras toxiner. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
- Wikipedia-bidragsgivare. (2018, 2 oktober). Cyanobakterier. På Wikipedia, The Free Encyclopedia. Hämtad 10:40, 12 oktober 2018, från en.wikipedia.org