כחוליות , המוכרות בשם אצות ירוקות כחולות, הן מערכה של חיידקים שהוקמו על ידי פרוקריוטים רק מסוגלים להשתמש שמש אנרגיה ומים כמו מקור אלקטרוני פוטוסינתזה (פוטוסינתזה חמצנית).
כמו צמחים גבוהים יותר, הם מכילים פיגמנטים המאפשרים להם לבצע פוטוסינתזה מחומצן. פילום זה כולל כ -2000 מינים בכ -150 סוגים, עם מגוון רחב של צורות וגדלים.
Oscillatoria sp. מאת Wiedehopf20, מ- Wikimedia Commons
ציאנו-בקטריות הן אורגניזמים קדומים מאוד. מאובני מיקרו עם דמיון רב לציאנובקטריה המודרנית נמצאו במפקדות המתוארכות ל -2.1 מיליארד שנה. מולקולות סימניות ביולוגיות אופייניות של ציאנובקטריה נמצאו גם בפקדות ימיות בנות 2.7 ו -2.5 מיליארד שנה.
בשל יכולתם של ציאנובקטריה לייצר ולשחרר חמצן כתוצר לוואי של פוטוסינתזה, ההערכה היא כי הופעתו על פני האדמה אפשרה את שינוי האטמוספרה, וגרמה לאירוע חמצון גדול.
עליית החמצן אולי גרמה לירידה בריכוז המתאן האטמוספרי לפני כ -2.4 עד 2.1 מיליארד שנה, וגרמה להכחדתם של מינים רבים של חיידקים אנאירוביים.
כמה זנים של מיני ציאנובקטריה יכולים לייצר רעלנים חזקים בסביבות מימיות. רעלים אלו הם מטבוליטים משניים המשתחררים לסביבה כאשר תנאי הסביבה קיצוניים, בסביבות אאוטרופיות, עם ריכוזים גבוהים של חומרים מזינים מינרליים כמו זרחן ותנאים מסוימים של pH וטמפרטורה.
מאפיינים
ציאנו-בקטריה הם חיידקים מכתים שליליים גרם אשר יכולים להיות חד תאיים או ליצור מושבות בצורת חוטים, סדינים או כדורים חלולים.
בתוך מגוון זה ניתן לראות סוגים שונים של תאים:
- תאים צמחיים הם אלו שנוצרים בתנאים סביבתיים נוחים, בהם מתרחשת פוטוסינתזה.
- Akinetes, endospores המיוצרים בתנאים סביבתיים קשים.
- הטרוציטים, תאים בעלי קירות עבים, מכילים את האנזים ניטרוגאז, המעורב בקיבוע חנקן בסביבות אנאירוביות.
ציאנו-בקטריות הן האורגניזמים הפשוטים ביותר המציגים מחזורים קרקסיים, תנודות של משתנים ביולוגיים בפרקי זמן קבועים הקשורים לשינויים סביבתיים תקופתיים במהלך היום. שעון העיגול בציאנובקטריה פועל ממחזור הזרחן KaiC.
ציאנו-בקטריות מופצות במגוון גדול של סביבות יבשתיות ומימיות: סלעים חשופים, סלעים רטובים באופן זמני במדבריות, מים מתוקים, אוקיינוסים, אדמה לחה ואפילו סלעים אנטארקטיים.
הם יכולים להוות חלק מפלנקטון בגופי מים, ליצור ביו-סרטים ביו-פוטוטרופיים על משטחים חשופים, או ליצור קשר סימביוטי עם צמחים או פטריות יוצרות חזזיות.
כמה ציאנובקטריות ממלאות תפקיד חשוב במערכות אקולוגיות. Microcoleus vaginatus ו- M. vaginatus מייצבים את האדמה באמצעות נדן פוליסכרידי הנקשר לחלקיקי החול וסופג מים.
חיידקים של הסוג פרוכלורוקוקוס מייצרים יותר ממחצית מהפוטוסינתזה של האוקיאנוס הפתוח, ותורמים תרומה חשובה למחזור החמצן העולמי.
כמה מינים של ציאנובקטריה, כמו אפניזומון פלוס-אקווה ו- Arthrospira platensis (ספירולינה), נקצרים או מעובדים כמקורות מזון, מזון לבעלי חיים, דשנים ומוצרי בריאות.
מוֹרפוֹלוֹגִיָה
לתאי ציאנו-בקטריאלי יש דופן תא מובחנת מאוד שלילית גרם עם קרום פלזמה וממברנה חיצונית המופרדת על ידי מרחב פריפלזמה.
בנוסף, יש להם מערכת פנימית של ממברנות תילקואידים, שם שוכנות שרשראות העברת האלקטרונים המעורבות בפוטוסינתזה והנשמה. מערכות קרום שונות אלו מעניקות לחיידקים אלה מורכבות ייחודית.
אין להם סמלונים. בכמה מינים יש חוטים נעים הנקראים הורמוגוניה, המאפשרים להם לגלוש על משטחים.
צורות נימה רב-תאיות, כמו מין Oscillatoria, מסוגלות לייצר תנועה גלית דרך תנודת הנימה.
מינים אחרים החיים בעמודי מים יוצרים שלפוחיות גז, הנוצרות על ידי נדן חלבון, המעניקות להם ציפה.
הורמוגוניה מורכבת מתאים דקים עם תאים חדים בקצוות. תאים אלה משוחררים ומגויסים, ונובטים במקומות רחוקים מהמושבה הראשית, שם מתחילים מושבות חדשות.
שִׁיטָתִי
סיווג הציאנובקטריה ברמות הטקסונומיות הגבוהות ביותר התלבט בחריפות. חיידקים אלו סווגו בתחילה כאצות כחולות-ירוקות (Cyanophyta), לפי קודים בוטניים. מחקרים ראשוניים אלה התבססו על מאפיינים מורפולוגיים ופיזיולוגיים.
מאוחר יותר, בשנות השישים, כאשר התבססו המאפיינים הפרוקריוטיים של המיקרואורגניזמים הללו, ציאנו-בקטריות סווגו מחדש תחת הקוד הבקטריולוגי.
בשנת 1979 הוצעו 5 חלקים התואמים ל -5 פקודות: קטע I = Chococcales, קטע II = Pleurocapsales, קטע III = Oscillatoriales, קטע IV = נוסטוקלסים וחלק V = Stigonematales.
המערכת הטקסונומית של ציאנובקטריה השתנתה באופן קיצוני עם החדרת מיקרוסקופיית אלקטרונים ושיטות מולקולריות וגנטיות.
הטקסונומיה של ציאנובקטריה נבדקה כמעט ברציפות בחמישים השנים האחרונות, בהן נוצרו הצעות שונות באופן קיצוני. הוויכוח על סיווג ציאנובקטריה נמשך.
ההצעות האחרונות לעצים פילוגנטיים עבור הפילום הזה מציעות את הצווים: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. פקודות אלה מורכבות מז'אנרים מונופילטיים המורכבים ממינים רבים.
רַעֲלָנוּת
ההערכה היא כי ישנם 150 סוגים של ציאנובקטריה המכילים כ 2000 מינים, מתוכם כ- 46 יש זן המייצר רעלנים.
במערכות אקולוגיות מימיות, שפע הציאנובקטריה יכול להגיע לרמות גבוהות מאוד כאשר התנאים הסביבתיים מתאימים לצמיחתם, מה שמעדיף את הצטברות המטבוליטים המשניים בציטופלזמה.
כאשר התנאים הסביבתיים הופכים לחיוביים, עם עלייה בריכוז החומרים המזינים המינרליים כמו זרחן, ציאנובקטריה מתה, מייצרת תמוגה בתאים ושחרור רעלים לסביבה.
זוהו שני סוגים עיקריים של רעלנים: הפטוטוקסינים ונוירוטוקסינים. נוירוטוקסינים מיוצרים בעיקר על ידי מינים וזנים מהז'אנרה: אנאבנה, אפניזומון, אוסצילטוריה, טריכודסמיום וצילינדרוספרמופסיס.
נוירוטוקסינים פועלים במהירות וגורמים למוות מדום נשימה תוך דקות מרגע נטילת ריכוזים גבוהים של רעלן. סקסיטוקסין הוא נוירוטוקסין משתק, המופיע בנספח 1 לאמנת הנשק הכימי.
Hepatotoxins מיוצרים על ידי genera Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc ו- Cylindrospermopsis. הם גורמים לסוג ההרעלה הנפוץ ביותר הקשור לצינובקטריה. הם עובדים לאט יותר ויכולים לגרום למוות כמה שעות או ימים לאחר ההרעלה.
הפניות
- דמיטרי א. לוס. (2017). ציאנו-בקטריה: אומיקים ומניפולציה - ספר. עיתונות אקדמית של קייסטר. מוסקבה, רוסיה. 256 עמ '.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). סיווג טקסונומי של ציאנוקרוקריוטות (סוגות ציאנו-בקטריאליות) 2014, בגישה פוליפאסית. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Agents Warfare. (2009). עיתונות אקדמית. עמ '1168.
- האוורד-אזזה, מ., ל. שמסר, ח. שלהורן ורס גופטה. (2014). ניתוח פילוגנטי וחתימות מולקולריות המגדירות מלטה מונופילטית של ציאנובקטריה הטרוציסטית ומזהה את קרוביה הקרובים ביותר. מחקר פוטוסינתזה, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). איתור ציאנובקטריה ורעלנים שלהם. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
- תורמים בוויקיפדיה. (2018, 2 באוקטובר). ציאנו-בקטריה. בויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. הוחזר 10:40, 12 באוקטובר 2018, מ- en.wikipedia.org