Χαρακτηριστικά κυανοβακτήρια, μορφολογία, συστηματική, τοξικότητα

Το κυανοβακτήρια, Μπορούν παλαιότερα γνωστή ως μπλε πράσινη άλγη, είναι μια συνομοταξία των βακτηρίων που σχηματίζεται από τα μόνο προκαρυωτικά σε θέση να χρησιμοποιήσει το φως του ήλιου ως ενέργεια και το νερό ως πηγή ηλεκτρονίων στη φωτοσύνθεση (φωτοσύνθεση).

Καθώς τα ανώτερα φυτά περιέχουν χρωστικές ουσίες που τους επιτρέπουν να πραγματοποιούν οξυγονούχες φωτοσύνθεση. Ο συγκεκριμένος τύπος περιλαμβάνει περίπου 2000 είδη σε 150 γένη, με ευρύ φάσμα μορφών και μεγεθών.

Τα κυανοβακτήρια είναι πολύ παλαιοί οργανισμοί. Μικροφυτρώματα έχουν βρεθεί με μεγάλη ομοιότητα με τα σύγχρονα κυανοβακτήρια σε καταθέσεις που χρονολογούνται από 2,1 δισεκατομμύρια χρόνια. Τα μόρια βιολογικού δείκτη που είναι χαρακτηριστικά των κυανοβακτηρίων έχουν επίσης βρεθεί σε θαλάσσιες αποθέσεις 2.700 και 2.500 εκατομμυρίων ετών.

Λόγω της ικανότητας των κυανοβακτηρίων παράγουν και απελευθερώνουν οξυγόνο ως υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης, πιστεύεται ότι η εμφάνισή του στη γη επέτρεψε την τροποποίηση της ατμόσφαιρας, προκαλώντας ένα μεγάλο γεγονός οξυγόνωσης.

Η αύξηση του οξυγόνου μπορεί να έχει προκαλέσει μείωση της συγκέντρωσης ατμοσφαιρικού μεθανίου περίπου 2.400 έως 2.100 εκατομμύρια χρόνια πριν, προκαλώντας την εξαφάνιση πολλών ειδών αναερόβιων βακτηριδίων.

Μερικά είδη κυανοβακτηρίων μπορούν να παράγουν ισχυρές τοξίνες σε υδάτινα περιβάλλοντα. Αυτές οι τοξίνες είναι δευτερογενείς μεταβολίτες που απελευθερώνονται στο περιβάλλον όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι ακραίες, σε ευτροφικά περιβάλλοντα, με υψηλές συγκεντρώσεις ορυκτών θρεπτικών ουσιών όπως ο φωσφόρος και συγκεκριμένες συνθήκες pH και θερμοκρασίας.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
• 2 Μορφολογία
• 3 Συστηματική
• 4 Τοξικότητα
• 5 Αναφορές

Χαρακτηριστικά γενικά

Τα κυανοβακτήρια είναι αρνητικά κατά Gram βακτηρίδια, τα οποία μπορεί να είναι μονοκύτταρα ή να σχηματίζουν αποικίες με σχήμα νημάτων, φύλλων ή κοίλων σφαιρών.

Μέσα σε αυτή την πολυμορφία, μπορούν να παρατηρηθούν διαφορετικοί τύποι κυττάρων:

• Τα βλαστικά κύτταρα είναι εκείνα που σχηματίζονται υπό ευνοϊκές περιβαλλοντικές συνθήκες, στις οποίες λαμβάνει χώρα φωτοσύνθεση.
• Οι ακείνες, τα ενδοσπόρια που παράγονται σε δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες.
• Ετεροκύτταρα, κύτταρα με παχύ τοίχωμα, που περιέχουν το ένζυμο της αζώτου, το οποίο εμπλέκεται στη σταθεροποίηση του αζώτου σε αναερόβια περιβάλλοντα.

Τα κυανοβακτήρια είναι οι απλούστεροι οργανισμοί που παρουσιάζουν κιρκαδιακούς κύκλους, ταλαντώσεις βιολογικών μεταβλητών σε τακτά χρονικά διαστήματα που σχετίζονται με περιοδικές περιβαλλοντικές αλλαγές κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το κιρκαδικό ρολόι στα κυανοβακτήρια δρα από τον κύκλο φωσφορυλίωσης του KaiC.

Τα κυανοβακτήρια είναι κατανεμημένα σε ένα ευρύ φάσμα των χερσαίων και του υδάτινου περιβάλλοντος: γυμνά βράχια, προσωρινά υγραίνεται βράχους στην ερήμους, γλυκό νερό, ωκεανούς, υγρό χώμα, και ακόμη και στην Ανταρκτική βράχους.

Μπορούν να αποτελούν μέρος του πλαγκτόν σε υδατικά συστήματα, να σχηματίσουν φωτοτροπικές βιοφίλμ σε εκτεθειμένες επιφάνειες ή να δημιουργήσουν συμβιωτική σχέση με φυτά ή μύκητες που σχηματίζουν λειχήνες.

Ορισμένα κυανοβακτήρια παίζουν σημαντικό ρόλο στα οικοσυστήματα. Microcoleus vaginatus και M. vaginatus σταθεροποιεί το έδαφος χρησιμοποιώντας ένα περίβλημα πολυσακχαρίτη που προσκολλάται στα σωματίδια άμμου και απορροφά το νερό.

Τα βακτήρια του γένους Prochlorococcus παράγουν περισσότερο από το ήμισυ της φωτοσύνθεσης του ανοικτού ωκεανού, συμβάλλοντας σημαντικά στον παγκόσμιο κύκλο οξυγόνου.

Αρκετά είδη κυανοβακτηρίων, όπως Aphanizomenon flos-aquae και Αρθρόσπιρα platensis (Σπιρουλίνα), συλλέγονται ή καλλιεργούνται ως πηγές τροφίμων, ζωοτροφές, λιπάσματα και προϊόντα υγείας.

Μορφολογία

Τα κύτταρα των κυανοβακτηρίων έχουν ένα πολύ διαφοροποιημένο κυτταρικό τοίχωμα, gram-αρνητικό τύπο με μεμβράνη πλάσματος και εξωτερική μεμβράνη που διαχωρίζονται από έναν περιπλασμικό χώρο.

Επιπλέον, έχουν ένα εσωτερικό σύστημα θυλακοειδών μεμβρανών όπου βρίσκονται οι αλυσίδες μεταφοράς ηλεκτρονίων που παρεμβαίνουν στη φωτοσύνθεση και την αναπνοή. Αυτά τα διαφορετικά συστήματα μεμβράνης δίνουν σε αυτά τα βακτήρια μια μοναδική πολυπλοκότητα.

Δεν έχουν flagella. Ορισμένα είδη έχουν κινητά νημάτια που ονομάζονται ορμονικές, τα οποία τους επιτρέπουν να ολισθαίνουν σε επιφάνειες.

Πολυκυτταρικές νηματοειδείς μορφές, όπως το φύλο Oscillatoria, είναι σε θέση να παράγουν κυματοειδή κίνηση μέσω της ταλάντωσης του νήματος.

Άλλα είδη που κατοικούν στήλες ύδατος σχηματίζουν κυστίδια αερίων, που σχηματίζονται από ένα πέλμα πρωτεϊνών, τα οποία τους δίνουν άνωση.

Οι ορμονίες αποτελούνται από λεπτά κύτταρα με αιχμηρά κύτταρα στα άκρα. Αυτά τα κύτταρα απελευθερώνονται και κινητοποιούνται, ξεφλουδίζοντας σε μέρη μακριά από την κύρια αποικία, όπου ξεκινούν νέες αποικίες.

Συστηματική

Η ταξινόμηση των κυανοβακτηρίων στα υψηλότερα ταξινομικά επίπεδα έχει συζητηθεί έντονα. Αυτά τα βακτήρια ταξινομήθηκαν αρχικά ως μπλε-πράσινα φύκια (Cyanophyta), σύμφωνα με τους βοτανικούς κώδικες. Αυτές οι αρχικές μελέτες βασίστηκαν σε μορφολογικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά.

Αργότερα, στη δεκαετία του 1960, όταν δημιουργήθηκαν τα προκαρυωτικά χαρακτηριστικά αυτών των μικροοργανισμών, τα κυανοβακτήρια ανακατατάχθηκαν κάτω από τον βακτηριολογικό κώδικα.

Ι = ενότητα Chroococcales, τμήμα II = Pleurocapsales, τμήμα III = Oscillatoriales Τμήμα IV και V = Nostocales = stigonematales: Το 1979 πέντε τμήματα που αντιστοιχούν σε πέντε παραγγελίες προτεινόμενη.

Το ταξινομικό σύστημα των κυανοβακτηρίων άλλαξε ριζικά με την εισαγωγή ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και μοριακών και γενετικών μεθόδων.

Η ταξινόμηση των κυανοβακτηρίων έχει επανεξεταστεί σχεδόν συνεχώς τα τελευταία 50 χρόνια, κατά την οποία έχουν δημιουργηθεί ριζικά διαφορετικές προτάσεις. Η συζήτηση για την ταξινόμηση των κυανοβακτηρίων συνεχίζεται.

Οι τελευταίες προτάσεις των φυλογενετικών δέντρων για αυτό το πλεονέκτημα προτείνουν τη χρήση των εντολών: Gloeobacterales, synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales και Nostocales. Αυτές οι εντολές αποτελούνται από μονοφυλετικά γένη, αποτελούμενα από πολλά είδη.

Τοξικότητα

Εκτιμάται ότι υπάρχουν 150 γένη κυανοβακτηρίων που περιέχουν περίπου 2000 είδη, εκ των οποίων περίπου 46 έχουν κάποιο στέλεχος που παράγει τοξίνες.

Σε υδάτινων οικοσυστημάτων, η αφθονία των κυανοβακτήρια μπορεί να φτάσει σε πολύ υψηλά επίπεδα, όταν οι συνθήκες είναι κατάλληλες για την ανάπτυξη, η οποία ευνοεί τη συσσώρευση των δευτερογενών μεταβολιτών στο κυτταρόπλασμα.

Όταν περιβαλλοντικές συνθήκες γίνονται δυσμενής, με αυξημένες συγκεντρώσεις των ορυκτών θρεπτικών ουσιών όπως ο φώσφορος, κυανοβακτήρια πεθαίνουν, παράγουν κυτταρική λύση και την απελευθέρωση των τοξινών μέσα η.

Έχουν εντοπιστεί δύο κύριοι τύποι τοξινών: ηπατοτοξίνες και νευροτοξίνες. Οι νευροτοξίνες παράγονται κυρίως από είδη και στελέχη των γενών: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium και Cylindrospermopsis.

Οι νευροτοξίνες ενεργούν ταχέως προκαλώντας θάνατο με αναπνευστική αναστολή λίγα λεπτά μετά την κατάποση υψηλών συγκεντρώσεων τοξίνης. Η σαξιτοξίνη είναι μια παραλυτική νευροτοξίνη, η οποία περιλαμβάνεται στο Παράρτημα 1 της Σύμβασης για τα Χημικά Όπλα.

Οι ηπατοτοξίνες παράγονται από τα είδη Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc και Cylindrospermopsis. Προκαλούν τον πιο συνηθισμένο τύπο δηλητηρίασης που σχετίζεται με τα κυανοβακτήρια. Λειτουργούν πιο αργά και μπορούν να προκαλέσουν θάνατο λίγες ώρες ή ημέρες μετά την τοξίκωση.

Αναφορές

1. Ο Ντμίτρι Α. Ο. (2017). Κυανοβακτήρια: Omics και Χειρισμός Βιβλίο. Caister Academic Press. Μόσχα, Ρωσία. 256 σελ.
2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mares, J. and & JOhansen, J.R. (2014). Ταξινόμηση των κυανοπροκαριότυπων (κυανοβακτηριακά γένη) 2014, χρησιμοποιώντας μια πολυφασική προσέγγιση. Preslia 86: 295-335.
3. Gupta, R.C. Εγχειρίδιο τοξικολογίας φορέων χημικού πολέμου (2009). Academic Press. Pp 1168.
4. Howard-Azzeh, Μ, L. Shamseer, H. Ε και R. S. Gupta Schellhorn. (2014). Η φυλογενετική ανάλυση και μοριακές υπογραφές καθορίζει ένα μονοφυλετική κλάδος των heterocystous κυανοβακτηρίων και εντοπισμός τους πλησιέστερους συγγενείς της. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Ανίχνευση κυανοβακτηρίων και των τοξινών τους. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
6. Συμμετέχοντες στη Wikipedia. (2018, 2 Οκτωβρίου). Κυανοβακτήρια Στο Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια. Ανακτήθηκε 10:40, 12 Οκτωβρίου 2018, από το en.wikipedia.org