Cianobacterii

Cianobacterii
Nostoc sp.
Clasificare științifică
Domeniu	Prokaryota
Regatul	Bacterii
Phylum	Cianobacterii Stanier ex Cavalier-Smith , 2002
Clasă
Chroobacterii Cianobacterii Hormogoneae Cyanobacteria incertae sedis

Cianobacteriei (cianobacterii Stanier ex Cavalier-Smith , 2002 ) , o dată numit, acum impropriu, de asemenea , algele albastre, albastru -Verde sau alge cyanophytic, sunt o încrengătură de fotosintetice bacterii .

Acestea sunt organisme procariote unicelulare, fotoautotrofe și constituie unul dintre cele 23 de filme din regatul bacteriilor .

Caracteristici

Morfologie

Dermocarpa . b - spori interni (baeocite). Bara de scalare 10 µm.

Cultura cianobacteriilor.

Cianobacteriile au un perete Gram negativ , pot trăi ca celule unice (de exemplu, Dermocarpa ) sau adunate în colonii de diferite forme, de la rotunjite la filamentoase (de exemplu, Nostoc ). La unele specii există o diferențiere morfologică: pot exista celule specializate cu pereți groși și de obicei mai mari numite heterociste : acestea sunt locul procesului de fixare a azotului atmosferic și dacă în poziția bazală servesc pentru aderența la substrat.

Fiziologie

Fotosinteza cianobacteriilor are loc în membrana lor tilacoidă , similar cu ceea ce se întâmplă în cloroplastele algelor , mușchilor , ferigilor și plantelor cu semințe .

Pentru fotosinteză, cianobacteriile nu folosesc doar acea parte a spectrului vizibil pe care o folosesc și plantele verzi: pe lângă clorofila a , mai posedă și alți pigmenți fotosintetici, în special ficobilinele , inclusiv ficocianina (albastru), ficoeritrina (roșie) și aloficocianina , organizate în ficobilizomi . Se crede că cianobacteriile sunt organismele care au produs mai întâi oxigenul atmosferic ca deșeu din fotosinteza oxigenică.

Ficocianina conferă multor cianobacterii culoarea albastră caracteristică, dar uneori (de exemplu în cazul spirulinei și Oscillatoria rubescens ) culoarea este roșie, datorită ficoeritrinei . Raportul dintre concentrațiile pigmentilor individuali poate varia foarte mult, colorând bacteriile în verde sau chiar în negru (colorare în dungi). Ficobilinele permit exploatarea unei porțiuni mari a spectrului vizibil (la plante lungimea de undă utilizată variază de la 500 la 600 nm, în timp ce ficobilinele permit extinderea acestui interval până la 650 nm). Eficiența procesului de colectare a luminii este chiar mai mare pentru ficoeritrin decât pentru clorofilă . În acest fel, cianobacteriile pot supraviețui cu succes chiar și în condiții de lumină slabă, cum ar fi în adâncurile mării sau în ecosistemele acvatice caracterizate de curenți puternici. Alți pigmenți fotosintetici ai cianobacteriilor sunt β-carotenul , zeaxantina , echinona și mixoxantofila .

Cianobacteriile acumulează, ca substanțe de rezervă, amidon de cianobacterii, granule de cianoficină ( polimer de aminoacizi arginină și asparagină , ca azot de rezervă) și granule de volutină (constând în principal din polifosfați , ca fosfor de rezervă).

Cianobacteriile trebuie luate în considerare printre organismele bio-constructoare, deoarece activitatea lor fotosintetică elimină CO _{2 din} mediu, inducând precipitarea carbonatului de calciu (CaCO ₃ ). Aceste organisme dau naștere unor platforme reale de carbonat atât în mediul marin, cât și în cel lacustre .

Colonii sferice de cianobacterii de apă dulce ale speciei pruniforme Nostoc .

Multe cianobacterii pot fixa azotul prin reducerea azotului elementar ( N ₂ ) la ( NH ₄ ⁺ ) în interiorul heterocisturilor , celule dedicate acestei sarcini, cu un perete îngroșat care să fie impermeabil oxigenului (care inhibă procesul de fixare a azotului).

Toate speciile sunt capabile să producă toxine, numite cianotoxine , uneori folosite ca apărare împotriva atacurilor speciilor planctonice și care pot aparține categoriei neurotoxinelor precum β-metilamino-alanina, anatoxina-a, saxitoxina ; acestea din urmă pot preveni comunicarea între neuroni și celulele musculare și, prin urmare, pot interfera cu sistemul nervos și pot provoca moartea prin paralizia mușchilor respiratori; au fost responsabili de moartea animalelor în țările din nordul Europei și America de Nord.

O altă categorie de toxine este cea a hepatoxinelor, care pot induce leziuni hepatice și stagnarea sângelui în organ; efectul lor este de a deteriora celulele hepatice prin intervenția asupra citoscheletului , precum și de a inhiba proteina fosfataza care joacă un rol important în diviziunea celulară. Sunt în curs studii pentru a verifica legătura dintre modificările cronice ale tractului digestiv și expunerea la toxine specifice, precum și relația dintre hepatoxine și tumori . ^[1] În cele din urmă, cianobacteriile produc și o serie de citoxine, care pot deteriora celulele, dar nu sunt periculoase pentru organismele multicelulare și, într-adevăr, sunt în curs studii și cercetări pentru a le putea folosi împotriva algelor, bacteriilor și celulelor canceroase.

Microcistinele din specia Microcystis sunt bine cunoscute. Prin ingestia de pești și crustacee, unele toxine, cum ar fi BMMA, pot ajunge la organismul uman și animal, ducând ocazional la otrăviri fatale. Prima descriere a efectelor periculoase induse de cianobacterii datează din mai 1878 datorită australianului George Francis care a trimis o scrisoare revistei Nature . ^[1] Cercetătorii instituției Carnegie au descoperit în 2006 că cianobacteriile care utilizează cicluri zi-noapte trăiesc în Parcul Național Yellowstone : ziua efectuează fotosinteza clorofilei și noaptea fixarea azotului . Această caracteristică este, până în prezent, considerată unică.

Reproducere

Cianobacteriile, ca toate procariotele , se reproduc asexuat prin decolteu . Diviziunea celulară în bacteriile filamentoase are loc prin formarea centripetă a unui perete celular transversal. Înmulțirea coloniilor, pe de altă parte, are loc prin ruperea filamentului sau prin formarea de hormogoni , adică segmente de câteva celule, tinere și nespecializate, care se detașează de filamentul mamă pentru a produce unul nou.

În unele cianobacterii unicelulare, o celulă se poate împărți în numeroși endospori sferici pentru a supraviețui condițiilor adverse. Alte forme de rezistență, în cianobacteriile filamentoase, sunt acinetele , celule mărite cu un perete rezistent și bogate în substanțe de rezervă, care în condiții favorabile germinează formând hormoni.

Ecologie

Cianobacteriile sunt organisme acvatice cosmopolite care pot fi găsite atât în apa dulce, cât și în apa sărată , de la apele reci de munte până la apele termale de până la 75 ° C. Există atât specii planctonice, cât și bentice sau specii fixate pe substrat: în mare formează pelicule negricioase pe stâncile de la limita superioară a mareei, iar pe stâncile carbonatate, unde se scurge apă, formează patine liniare numite „ dungi de cerneală ".

În condiții deosebit de favorabile, spre exemplu spre sfârșitul verii, pot atinge concentrații mari, provocând „înfloriri” caracteristice. Mai mult, detergenții și îngrășămintele care contaminează bazinele tind să mărească concentrația de azot și fosfor, care în cascadă induc proliferarea cianobacteriilor, uneori dăunătoare. Temperatura ridicată și alcalinitatea apei sunt alți doi factori ideali pentru răspândirea cianobacteriilor. ^[1]

Majoritatea cianobacteriilor trăiesc libere, dar unele trăiesc în simbioză cu plantele : de exemplu Anabaena azollae trăiește în simbioză cu Azolla și în rădăcinile multor Cicadale ; Nostoc cu ficat , antocerot și câteva ciuperci . Au format stromatoliți prin prinderea sedimentelor calcaroase în mucoasa mucilaginoasă. Ei reușesc să supraviețuiască în condiții extreme transformându-se în spori printr-un proces numit sporulare .

Unele cianobacterii pot da formă rocilor vii sau Trovants , care, deși nu merg, sunt active și vitale, date tocmai de activitatea acestor bacterii, care prin fotosinteza clorofilei produc o substanță noroioasă (mucus) care, prin sedimentare și stratificare, formează aceste roci aparent vii. ^{[De neînțeles ] [2]}

Sistematică

În trecut, clasificate printre alge cu numele de "cianofice" sau "alge albastre", pentru celula lor procariotă , cianobacteriile au fost incluse mai corect printre Eubacterii .

Ca și în cazul multor sistematici procariote, nu există un consens unanim în comunitatea științifică cu privire la sistemul de subdiviziune a cianobacteriilor. Cele aproximativ 2000 de specii de cianobacterii au fost împărțite în mod tradițional în cinci secțiuni, pe baza aspectului lor morfologic. Cu toate acestea, aceste subdiviziuni nu sunt toate în concordanță cu studiile filogenetice . În special, Chroococcales , Pleurocapsales și Oscillatoriales nu sunt de acord cu abordările filetice, în timp ce Nostocales și Stigonematales sunt într-adevăr monofiletice.

În primii ani ai secolului 21 , au fost făcute trei propuneri principale de subdiviziune. ^[3]

Prima, avansată de Taxonomy Browser, baza de date taxonomică a Centrului Național pentru Informații despre Biotehnologie (NCBI), SUA , are șapte subdiviziuni: ^[4]

• Chroococcale
• Gloeobacterii
• Nostocale
• Oscilatorii
• Pleurocapsale
• Proclorale (proclorofite)
• Stigonematales

Cavalier-Smith în 2002 a propus în schimb două subdiviziuni, la rândul lor împărțite în trei clase și șase ordine: ^[5]

• Gloeobacterii
  • Gloeobacterii
    • Gloeobacterale
• Ficobacterii
  • Chroobacterii
    • Chroococcale
    • Pleurocapsale
    • Oscilatorii
  • Hormogoneae
    • Nostocale
    • Stigonematales

În cele din urmă, o altă propunere este cea a Manualului de bacterie sistematică al lui Bergey , în care utilizarea termenilor ordine și familie este în conformitate cu ceea ce este definit de Codul internațional de nomenclatură a bacteriilor ( Codul bacteriologic ). ^[6]

Singurii taxoni aprobați până acum de Codul bacteriologic sunt de fapt clasele Chroobacteria , Hormogoneae și Gloeobacteria , ordinele Chroococcales , Gloeobacterales , Nostocales , Oscillatoriales , Pleurocapsales și Stigonematales ; familiile Prochloraceae și Prochlorotrichaceae ; genurile Halospirulina , Planktothricoides , Prochlorococcus , Prochloron și Prochlorothrix . ^[3]

Teoria endosimbiontului postulează că unii membri arhaici ai acestui filum sunt organismele încorporate, în trecut, de o parte din eucariotele actuale ca endosimbioni ( cloroplastele plantelor ). Prin urmare, în anatomia celulară, vorbim despre o serie de caracteristici biochimice adecvate, care permit diferențierea cianobacteriilor și cloroplastelor pentru proprietățile din celula eucariotă .

Notă

Bibliografie

• Thomas Börner: Toxine cu cianobacterii: noi conexiuni bioactive (în limba germană). Biologie in unserer Zeit 31 (2), 2001, S. 108-115, ISSN 0045-205X ( WC · ACNP )
• Aharon Oren, O propunere pentru integrarea ulterioară a cianobacteriilor conform Codului bacteriologic , în Int J Syst Evol Microbiol 2004; 54: 1895-1902 . Adus la 3 septembrie 2007 (arhivat din original la 29 septembrie 2007) .

Elemente conexe

• Stromatoliți - fosile formate din cianobacterii

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre cianobacterii
• Wikispeciile conțin informații despre cianobacterii

linkuri externe

• ( EN ) Cyanobacteria , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( EN , FR ) Cyanobacteria , pe Enciclopedia canadiană .
• (EN) Cyanobacteria , pe Fossilworks.org.
• ( EN ) Introducere în cianobacterii , la ucmp.berkeley.edu . Adus la 26 noiembrie 2006 (arhivat din original la 16 martie 2017) .

Portalul de microbiologie : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de microbiologie