Cyanobakterier

Cyanobakterier
Nostoc sp.
Vitenskapelig klassifisering
Domene Prokaryota
kongedømme Bakterie
Phylum Cyanobacteria
Stanier ex Cavalier-Smith , 2002
Klasse
  • Kroobakterier
  • Cyanobakterier
  • Hormogoneae
  • Cyanobacteria incertae sedis

Cyanobakterier ( Cyanobacteria Stanier ex Cavalier -Smith , 2002 ) en gang kalt, nå feilaktig, også blåalger , blågrønne eller cyanofytiske alger , er en filum av fotosyntetiske bakterier .

De er encellede prokaryote organismer , fotoautotrofe , og utgjør en av de 23 phylaene i bakterieriket .

Funksjoner

Morfologi

Cyanobakterier har en gramnegativ vegg , de kan leve som enkeltceller (f.eks . Dermocarpa ) eller samlet i kolonier med forskjellige former fra avrundet til filamentøs (f.eks . Nostoc ). Hos noen arter er det en morfologisk differensiering: det kan være spesialiserte tykkveggede og vanligvis større celler kalt heterocyster : de er sete for den atmosfæriske nitrogenfikseringsprosessen, og hvis de er i basalposisjon, tjener de for adhesjon til underlaget.

Fysiologi

Fotosyntesen av cyanobakterier foregår i deres tylakoidmembran , lik det som skjer i kloroplastene til alger , moser , bregner og planter med frø .

For fotosyntese bruker cyanobakterier ikke bare den delen av det synlige spekteret som grønne planter også bruker: i tillegg til klorofyll a , har de andre fotosyntetiske pigmenter , spesielt fykobiliner , inkludert fykocyanin (blått), fykoerytrin (rødt) og allofykocyanin , organisert i phycobilisomes . Cyanobakterier antas å være organismene som først produserte atmosfærisk oksygen som avfall fra oksygenisk fotosyntese.

Phycocyanin gir mange cyanobakterier den karakteristiske blå fargen, men noen ganger (for eksempel i tilfeller av spirulina og Oscillatoria rubescens ) er fargen rød på grunn av phycoerythrin . Forholdet mellom konsentrasjonene av de enkelte pigmentene kan variere sterkt, og farge bakteriene grønne eller til og med svarte (stripefarging). Phycobiliner tillater utnyttelse av en stor del av det synlige spekteret (i planter varierer bølgelengden som brukes fra 500 til 600 nm, mens phycobiliner tillater å utvide dette området opp til 650 nm). Effektiviteten til lysinnsamlingsprosessen er enda høyere for fykoerytrin enn for klorofyll . På denne måten kan cyanobakterier med hell overleve selv under dårlige lysforhold, som i havdypet eller i akvatiske økosystemer preget av sterke strømmer. Andre fotosyntetiske pigmenter av cyanobakterier er β-karoten , zeaxanthin , echinone og myxoxantofyll .

Cyanobakterier akkumulerer, som reservestoffer, stivelse av cyanofytter, cyanofycin-granulat ( polymer av aminosyrene arginin og asparagin , som en nitrogenreserve ) og volutin- granulat (bestående hovedsakelig av polyfosfater , som en fosforreserve ).

Cyanobakterier er å betrakte blant de biokonstruerende organismene, siden deres fotosyntetiske aktivitet fjerner CO 2 fra miljøet, og induserer utfelling av kalsiumkarbonat (CaCO 3 ). Disse organismene gir opphav til ekte karbonatplattformer i både marine og innsjøer .

Mange cyanobakterier kan fiksere nitrogen ved å redusere elementært nitrogen ( N2 ) til ( NH4 + ) inne i heterocyster , celler dedikert til denne oppgaven, med en fortykket vegg for å være ugjennomtrengelig for oksygen (som hemmer nitrogenfikseringsprosessen).

Alle arter er i stand til å produsere giftstoffer, kalt cyanotoksiner , noen ganger brukt som et forsvar mot angrep fra planktoniske arter, og som kan tilhøre kategorien nevrotoksiner som β-metylamino-alanin, anatoxin-a, saksitoksin ; sistnevnte er i stand til å forhindre kommunikasjon mellom nevroner og muskelceller og kan derfor forstyrre nervesystemet og forårsake død ved lammelse av luftveismusklene; de har vært ansvarlige for dyredød i nord-europeiske land og i Nord-Amerika.

En annen kategori av giftstoffer er hepatoksiner, som kan indusere leverskade og stagnasjon av blod i organet; deres effekt er å skade leverceller ved å gripe inn på cytoskjelettet , i tillegg til å hemme proteinfosfatasen som spiller en viktig rolle i celledeling. Studier er i gang for å bekrefte en sammenheng mellom kroniske endringer i fordøyelseskanalen og eksponering for spesifikke giftstoffer, samt forholdet mellom hepatoksiner og svulster . [1] Endelig produserer cyanobakterier også en rekke cytoksiner, som kan skade celler, men som ikke er farlige for flercellede organismer og det pågår faktisk studier og forskning for å kunne bruke dem mot alger, bakterier og kreftceller.

Microcystinene til Microcystis - arten er velkjente . Gjennom inntak av fisk og skalldyr kan noen giftstoffer, som BMMA, nå menneske- og dyreorganismer, og noen ganger føre til dødelig forgiftning. Den første beskrivelsen av de farlige effektene indusert av cyanobakterier går tilbake til mai 1878 takket være australieren George Francis som sendte et brev til tidsskriftet Nature . [1] Forskere fra Carnegie Institution oppdaget i 2006 at cyanobakterier som bruker dag-natt-sykluser lever i Yellowstone nasjonalpark : om dagen utfører de klorofyllfotosyntese og om natten nitrogenfiksering . Denne funksjonen er til dags dato ansett som unik.

Reproduksjon

Cyanobakterier, som alle prokaryoter , formerer seg aseksuelt ved spaltning . Celledeling i filamentøse bakterier skjer gjennom centripetal dannelse av en tverrgående cellevegg . Multiplikasjonen av koloniene skjer på den annen side ved å bryte filamentet eller ved dannelse av hormoner , det vil si segmenter av noen få celler, unge og ikke spesialiserte, som løsner fra moderfilamentet for å produsere en ny.

I noen encellede cyanobakterier kan en celle dele seg i mange sfæriske endosporer for å overleve ugunstige forhold. Andre former for resistens, i filamentøse cyanobakterier, er acinetes , forstørrede celler med en motstandsdyktig vegg og rike på reservestoffer, som under gunstige forhold spirer og danner hormoner.

Økologi

Cyanobakterier er kosmopolitiske vannlevende organismer som kan finnes i både ferskvann og saltvann , fra kaldt høyfjellsvann til termisk vann opp til 75 °C. Det er både planktoniske og bentiske arter eller arter festet til substratet: i havet danner de svartaktige filmer på bergartene ved den øvre grensen for høyvann, og på karbonatbergarter, der det drypper vann, danner de lineære patinaer kalt " blekkstriper".

Under spesielt gunstige forhold, for eksempel mot slutten av sommeren, kan de komme opp i høye konsentrasjoner og gi karakteristiske "oppblomstringer". Videre har vaskemidlene og gjødselen som forurenser bassengene en tendens til å øke konsentrasjonen av nitrogen og fosfor, som i kaskade induserer spredning av cyanobakterier, noen ganger skadelige. Den høye temperaturen og alkaliniteten til vannet er to andre ideelle faktorer for spredning av cyanobakterier. [1]

De fleste cyanobakterier lever fritt, men noen lever i symbiose med planter : Anabaena azollae lever for eksempel i symbiose med Azolla og i røttene til mange Cycadales ; Nostoc med levermoser , antocerot og litt sopp . De dannet stromatolitter ved å fange kalkholdige sedimenter i slimhinnen . De klarer å overleve under ekstreme forhold ved å bli til sporer gjennom en prosess som kalles sporulering .

Systematikk

Tidligere klassifisert blant alger med navnet "cyanoficee" eller "blåalger", for deres prokaryote celle , har cyanobakteriene blitt mer korrekt inkludert blant Eubakterier .

Som med mange prokaryote systematikk, er det ingen enstemmig konsensus i det vitenskapelige samfunnet angående cyanobakterie-underavdelingssystemet. De omtrent 2000 artene av cyanobakterier har tradisjonelt blitt delt inn i fem seksjoner, basert på deres morfologiske utseende. Imidlertid er ikke alle disse underavdelingene i samsvar med fylogenetiske studier . Spesielt er Chroococcales , Pleurocapsales og Oscillatoriales uenige i de filetiske tilnærmingene, mens Nostocales og Stigonematales faktisk er monofyletiske.

I de første årene av det 21. århundre ble det fremsatt tre hovedinndelingsforslag. [2]

Den første, avansert av Taxonomy Browser , den taksonomiske databasen til US National Center for Biotechnology Information (NCBI) , foreslår syv underavdelinger: [3]

Cavalier-Smith i 2002 foreslo i stedet to underavdelinger, i sin tur delt inn i tre klasser og seks ordener: [4]

Til slutt er et ytterligere forslag det fra Bergey's Manual of Systematic Bacteriology , der bruken av begrepene orden og familie er i samsvar med det som er definert av den internasjonale nomenklaturkoden for bakterier ( bakteriologisk kode ). [5]

De eneste taxaene som så langt er godkjent av den bakteriologiske koden er faktisk klassene Chroobacteria , Hormogoneae og Gloeobacteria , ordenene Chroococcales , Gloeobacterales , Nostocales , Oscillatoriales , Pleurocapsales og Stigonematales ; familiene Prochloraceae og Prochlorotrichaceae ; slektene Halospirulina , Planktothricoides , Prochlorococcus , Prochloron og Prochlorothrix . [2]

Teorien om endosymbiont postulerer at noen arkaiske medlemmer av denne filumen er organismer som tidligere ble innlemmet av en del av dagens eukaryoter som endosymbionter ( planters kloroplaster ). Derfor, i cellulær anatomi, snakker vi om en serie egnede biokjemiske egenskaper, som gjør det mulig å differensiere cyanobakterier og kloroplaster for egenskapene i den eukaryote cellen .

Merknader

  1. ^ a b c Wayne W. Carmichael, Cyanobacteria Toxins , Nature , num. 307, mars 1994, s. 22-29.
  2. ^ a b Aktuelle underavdelingsforslag presentert av JP Euzéby - Liste over bakterienavn med stående i nomenklaturen Arkivert 28. november 2008 på Internet Archive .
  3. ^ Underinndeling av cyanobakterier i henhold til NCBIs Taxonomy Browser
  4. ^ Cavalier-Smith (T.): Den neomuranske opprinnelsen til arkebakterier, den negibakterielle roten til det universelle treet og bakteriell megaklassifisering. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 2002, 52, 7–76. , på ijs.sgmjournals.org . Hentet 5. oktober 2008 (arkivert fra originalen 6. juli 2008) .
  5. ^ DR Boone, RW Castenholz, GM Garrity (red), Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, andre utgave, vol. 1 (The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria), Springer-Verlag, New York, 2001. Sitert av JP Euzéby: Liste over prokaryote navn med stående i Nomenclature (LPSN) Arkivert 28. november 2008 på Internet Archive .

Bibliografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker