Sinice , predtým známy ako siníc, sú kmeň baktérií tvorených iba prokaryot môcť použiť slnečné žiarenie ako energie a vody, ako je zdroj elektrónov v fotosyntézy (obsahujúce kyslík fotosyntézy).
Rovnako ako vyššie rastliny obsahujú pigmenty, ktoré im umožňujú vykonávať okysličenú fotosyntézu. Tento kmeň zahŕňa okolo 2000 druhov v 150 rodoch, so širokou škálou tvarov a veľkostí.
Oscillatoria sp. Autor: Wiedehopf20, z Wikimedia Commons
Cyanobaktérie sú veľmi starými organizmami. Mikrofosily, ktoré sa veľmi podobajú moderným cyanobaktériám, boli nájdené v ložiskách siahajúcich 2,1 miliardy rokov. Charakteristické molekuly biomarkerov cyanobaktérií sa našli aj v morských ložiskách starých 2,7 a 2,5 miliardy rokov.
Vzhľadom na schopnosť cyanobaktérií produkovať a uvoľňovať kyslík ako vedľajší produkt fotosyntézy sa predpokladá, že jeho vzhľad na Zemi umožnil modifikáciu atmosféry, čo spôsobilo veľké okysličenie.
Nárast kyslíka mohol spôsobiť pokles koncentrácie metánu v atmosfére približne pred 2,4 až 2,1 miliardami rokov, čo spôsobilo vyhynutie mnohých druhov anaeróbnych baktérií.
Niektoré kmene druhov cyanobaktérií môžu produkovať silné toxíny vo vodnom prostredí. Tieto toxíny sú sekundárne metabolity, ktoré sa uvoľňujú do životného prostredia v extrémnych podmienkach prostredia, v eutrofickom prostredí, s vysokou koncentráciou minerálnych živín, ako je fosfor, a za osobitných podmienok pH a teploty.
vlastnosti
Cyanobaktérie sú gramnegatívne farbiace baktérie, ktoré môžu byť jednobunkové alebo môžu tvoriť kolónie v tvare vlákien, listov alebo dutých guľôčok.
V rámci tejto rozmanitosti je možné pozorovať rôzne typy buniek:
- Vegetatívne bunky sú bunky, ktoré sa tvoria za priaznivých podmienok prostredia, v ktorých dochádza k fotosyntéze.
- Akinetes, endospory produkované v zložitých podmienkach prostredia.
- Heterocyty, hrubostenné bunky, obsahujú enzým dusičnan, ktorý sa podieľa na fixácii dusíka v anaeróbnych prostrediach.
Cyanobaktérie sú najjednoduchšie organizmy, ktoré vykazujú cirkadiánne cykly, oscilácie biologických premenných v pravidelných časových intervaloch spojených s periodickými zmenami prostredia počas dňa. Cirkadiánne hodiny v cyanobaktériách fungujú z fosforylačného cyklu KaiC.
Cyanobaktérie sa vyskytujú vo veľkej rozmanitosti suchozemských a vodných prostredí: holé skaly, dočasne vlhké skaly v púšti, sladká voda, oceány, vlhká pôda a dokonca aj antarktické skaly.
Môžu tvoriť súčasť planktónu vo vodných útvaroch, na exponovaných povrchoch môžu vytvárať fototrofné biofilmy alebo môžu vytvárať symbiotický vzťah s rastlinami alebo lišami tvoriacimi lišajníky.
Niektoré cyanobaktérie hrajú dôležitú úlohu v ekosystémoch. Mikrocoleus vaginatus a M. vaginatus stabilizujú pôdu pomocou polysacharidového puzdra, ktoré sa viaže na pieskové častice a absorbuje vodu.
Baktérie rodu Prochlorococcus produkujú viac ako polovicu fotosyntézy otvoreného oceánu, čo významne prispieva k globálnemu kyslíkovému cyklu.
Niekoľko druhov cyanobaktérií, ako napríklad Aphanizomenon flos-aquae a Arthrospira platensis (Spirulina), sa pozbiera alebo pestuje ako potravinový zdroj, krmivo pre zvieratá, hnojivá a zdravotné produkty.
morfológia
Cyanobakteriálne bunky majú vysoko diferencovanú, gramnegatívnu bunkovú stenu s plazmovou membránou a vonkajšiu membránu oddelenú periplazmatickým priestorom.
Okrem toho majú vnútorný systém tylakoidných membrán, v ktorých sú umiestnené reťazce prenosu elektrónov, ktoré sa podieľajú na fotosyntéze a respirácii. Tieto rôzne membránové systémy dávajú týmto baktériám jedinečnú zložitosť.
Nemajú bičíky. Niektoré druhy majú pohyblivé vlákna zvané hormogónia, ktoré im umožňujú kĺzať po povrchoch.
Mnohobunkové vláknité formy, ako je rod Oscillatoria, sú schopné vyvolať zvlnený pohyb osciláciou vlákna.
Iné druhy, ktoré žijú v stĺpcoch vody, tvoria plynové vezikuly tvorené proteínovým plášťom, ktoré im dáva vztlak.
Hormogónia sa skladá z tenkých buniek s ostrými bunkami na konci. Tieto bunky sa uvoľňujú a mobilizujú, pučia na miestach ďaleko od hlavnej kolónie, kde začínajú nové kolónie.
systematický
Diskutovalo sa o klasifikácii cyanobaktérií na najvyššej taxonomickej úrovni. Tieto baktérie boli pôvodne klasifikované ako modrozelené riasy (Cyanophyta) podľa botanických kódov. Tieto počiatočné štúdie boli založené na morfologických a fyziologických charakteristikách.
Neskôr, v 60. rokoch, keď boli preukázané prokaryotické vlastnosti týchto mikroorganizmov, boli cyanobaktérie preklasifikované podľa bakteriologického kódu.
V roku 1979 bolo navrhnutých 5 oddielov, ktoré zodpovedajú 5 radom: oddiel I = Chrocococales, oddiel II = Pleurocapsales, oddiel III = Oscillatoriales, oddiel IV = Nostocales a oddiel V = Stigonematales.
Taxonomický systém cyanobaktérií sa radikálne zmenil zavedením elektrónovej mikroskopie a molekulárnymi a genetickými metódami.
Taxonómia cyanobaktérií sa v posledných 50 rokoch preskúmala takmer nepretržite, v ktorej sa vytvorili radikálne odlišné návrhy. Diskusia o klasifikácii cyanobaktérií pokračuje.
Najnovšie návrhy fylogenetických stromov pre tento kmeň navrhujú použitie rádov: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Tieto rády sa skladajú z monofyletických rodov, ktoré sa skladajú z mnohých druhov.
toxicita
Odhaduje sa, že existuje 150 rodov cyanobaktérií obsahujúcich približne 2 000 druhov, z ktorých približne 46 má nejaký kmeň produkujúci toxín.
Vo vodných ekosystémoch môže množstvo cyanobaktérií dosiahnuť veľmi vysokú úroveň, ak sú podmienky prostredia vhodné pre ich rast, čo podporuje hromadenie sekundárnych metabolitov v cytoplazme.
Keď sa podmienky prostredia stanú nepriaznivými, so zvýšením koncentrácie minerálnych živín, ako je fosfor, cyanobaktérie odumierajú, dochádza k lýze buniek a uvoľňovaniu toxínov do životného prostredia.
Boli identifikované dva hlavné typy toxínov: hepatotoxíny a neurotoxíny. Neurotoxíny sú produkované hlavne druhmi a kmeňmi rodov: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium a Cylindrospermopsis.
Neurotoxíny pôsobia rýchlo a spôsobujú smrť pri zástave dýchania v priebehu niekoľkých minút po požití vysokých koncentrácií toxínu. Saxitoxín je paralyzujúci neurotoxín uvedený v prílohe 1 k Dohovoru o chemických zbraniach.
Hepatotoxíny sú produkované rodmi Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc a Cylindrospermopsis. Spôsobujú najbežnejší typ otravy súvisiaci s cyanobaktériami. Pracujú pomalšie a môžu spôsobiť smrť niekoľko hodín alebo dní po otrave.
Referencie
- Dmitry A. Los. (2017). Cyanobaktérie: Omics and Manipulation - Book. Caister Academic Press. Moskva, Rusko. 256 pp.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). Taxonomická klasifikácia kyanoprokaryotov (cyanobakteriálnych rodov) 2014 pomocou viacfázového prístupu. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemic Warfare Agents. (2009). Academic Press. Str. 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn a RS Gupta. (2014). Fylogenetická analýza a molekulárne podpisy, ktoré definujú monofyletickú kladu heterocystóznych cyanobaktérií a identifikujú jej najbližších príbuzných. Fotosyntéza Research, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detekcia cyanobaktérií a ich toxínov. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
- Prispievatelia Wikipedia. (2018, 2. októbra). Sinice. Na Wikipédii, Encyklopédia zadarmo. Získané 10:40, 12. októbra 2018, z en.wikipedia.org