Les cianobacteris, conegudes abans com algues verdes blaus, són un tall de bacteris format per les úniques procariotes capaços d'usar llum solar com a energia i aigua com a font d'electrons en la fotosíntesi (fotosíntesi oxigènica).
A l'igual que les plantes superiors contenen pigments que els permeten realitzar la fotosíntesi oxigenada. Aquest tall inclou al voltant de 2000 espècies en 150 gèneres, amb una àmplia gamma de formes i mides.
Oscillatoria sp. By Wiedehopf20, from Wikimedia Commons
Els cianobacteris són organismes molt antics. S'han trobat microfòssils amb gran similitud amb els cianobacteris modernes en dipòsits que daten de fa 2.100 milions d'anys. També s'han trobat molècules biomarcadoras característiques de les cianobacteris en dipòsits marins de 2.700 i 2.500 milions d'anys.
A causa de la capacitat de les cianobacterias de produir i alliberar oxigen com un subproducte de la fotosíntesi, es creu que la seva aparició a la terra va permetre la modificació de l'atmosfera, causant un gran esdeveniment d'oxigenació.
L'augment d'oxigen va poder haver causat un descens en la concentració de metà atmosfèric fa aproximadament 2.400 a 2.100 milions d'anys, provocant l'extinció de moltes espècies de bacteris anaeròbiques.
Algunes soques d'espècies de cianobacteri poden produir potents toxines en ambients aquàtics. Aquestes toxines són metabòlits secundaris que s'alliberen a l'mig quan les condicions ambientals són extremes, en ambients eutròfics, amb altes concentracions de nutrients minerals com el fòsfor i condicions particulars de pH i temperatura.
Característiques
Els cianobacteris són bacteris de tinció gramnegativa, que poden ser unicel·lulars o formar colònies amb forma de filaments, làmines o d'esferes buides.
Dins d'aquesta diversitat es poden observar diferents tipus de cèl·lules:
- Les cèl·lules vegetatives són aquelles que es formen en condicions ambientals favorables, en què es produeix la fotosíntesi.
- Els akinetes, endosporas produïdes en condicions ambientals difícils.
- Els heterocitos, cèl·lules de paret gruixuda, que contenen l'enzim nitrogenasa, que intervé en la fixació de nitrogen en entorns anaeròbic.
Els cianobacteris són els organismes més simples que presenten cicles circadians, oscil·lacions de les variables biològiques en intervals regulars de temps associats amb canvis ambientals periòdics durant el dia. El rellotge circadià en cianobacteris funciona a partir d'el cicle de fosforilació de KaiC.
Els cianobacteris es distribueixen en gran diversitat d'ambients terrestres i aquàtics: roques nues, roques temporalment humitejades en deserts, aigua dolça, oceans, sòl humit, i fins a roques antàrtiques.
Poden formar part de l'plàncton en cossos d'aigua, formar biopel·lícules fototròfics en superfícies exposades o establir una relació simbiòtica amb plantes o fongs formadors de líquens.
Algunes cianobacteris tenen un paper important en els ecosistemes. Microcoleus vaginatus i M. vaginatus estabilitza terra utilitzant una beina de polisacàrid que s'uneix a les partícules de sorra i absorbeix l'aigua.
Els bacteris de l'gènere Prochlorococcus produeixen més de la meitat de la fotosíntesi de l'oceà obert, fent una contribució important a el cicle de l'oxigen global.
Diverses espècies de cianobacteris, com Aphanizomenon flos-aquae i Arthrospira platensis (Spirulina), es cullen o conreen com a fonts alimentàries, aliments per a animals, fertilitzants i productes per a la salut.
morfologia
Les cèl·lules dels cianobacteris tenen una paret cel·lular altament diferenciada, de tipus gramnegativo amb membrana plasmàtica i membrana externa separada per un espai periplasmàtic.
A més, tenen un sistema intern de membranes tilacoides on resideixen les cadenes de transferència d'electrons que intervenen en la fotosíntesi i la respiració. Aquests diferents sistemes de membrana atorguen a aquests bacteris una complexitat única.
No posseeixen flagels. Algunes espècies tenen filaments mòbils anomenats hormogonias, que els permeten lliscar en les superfícies.
Les formes filamentoses multicel·lulars, com el gènere Oscillatoria, són capaços de generar un moviment ondulant a través de l'oscil·lació de l'filament.
Altres espècies que habiten en columnes d'aigua formen vesícules de gas, formades per una beina de proteïnes, que els donen flotabilitat.
Les hormogonias estan formades per cèl·lules primes amb cèl·lules afilades en els extrems. Aquestes cèl·lules s'alliberen i mobilitzen, brollant en llocs allunyats de la colònia principal, on s'inicien noves colònies.
sistemàtica
La classificació dels cianobacteris en els nivells taxonòmics més alts ha estat fortament debatuda. Aquests bacteris es van classificar inicialment com algues verdes-blaves (Cyanophyta), segons els codis botànics. Aquests estudis inicials es van basar en característiques morfològiques i fisiològiques.
Posteriorment, en la dècada de 1960, quan es van establir les característiques procariòtiques d'aquests microorganismes, els cianobacteris es van reclassificar sota el codi bacteriològic.
El 1979 es van proposar 5 seccions que es corresponen amb 5 ordres: secció I = Chroococcales, secció II = Pleurocapsales, secció III = Oscillatoriales, secció IV = nostocal i secció V = estigonematal.
El sistema taxonòmic dels cianobacteris es va canviar radicalment amb la introducció de la microscòpia electrònica i els mètodes moleculars i genètics.
La taxonomia de les cianobacterias ha estat revisada gairebé contínuament en els últims 50 anys, en els quals s'han generat propostes radicalment diferents. El debat sobre la classificació dels cianobacteris encara continua.
Les últimes propostes d'arbres filogenètics per a aquest tall proposen l'ús dels ordres: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales i nostocal. Aquests ordres es componen de gèneres monofiléticos, compostos de moltes espècies.
toxicitat
S'estima que hi ha 150 gèneres de cianobacteris que contenen aproximadament 2000 espècies, de les quals al voltant de 46 tenen algun cep productora de toxines.
En els ecosistemes aquàtics, l'abundància de cianobacteris pot arribar a nivells molt alts quan les condicions ambientals són apropiades per al seu creixement, la qual cosa afavoreix l'acumulació de metabòlits secundaris en el citoplasma.
Quan les condicions ambientals es tornen desfavorables, amb increments en les concentracions de nutrients minerals com el fòsfor, els cianobacteris moren, produint-se la lisi cel·lular i l'alliberament de les toxines a l'mig.
S'han identificat dos tipus principals de toxines: hepatotoxinas i neurotoxines. Les neurotoxines són produïdes principalment per espècies i soques dels gèneres: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium i Cylindrospermopsis.
Les neurotoxines actuen ràpidament, produint mort per aturada respiratòria a pocs minuts de la ingesta d'altes concentracions de toxina. La saxitoxina és una neurotoxina paralitzant, inclosa en l'Annex 1 de la Convenció d'Armes Químiques.
Les hepatotoxinas són produïdes pels gèneres Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc i Cylindrospermopsis. Causen el tipus més comú d'intoxicació relacionat amb els cianobacteris. Actuen d'una manera més lenta i poden desencadenar la mort algunes hores o dies després de la intoxicació.
referències
- Dmitry A. Els. (2017). Cyanobacteria: Omics and Manipulation - Book. Caister Academic Press. Moscow, Russia. 256 pp.
- Komarek, J., Kaštovský, J., mars, J. i & Johansen, JR (2014). Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, using a polyphasic approach. Preslia 86: 295-335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Academic Press. Pp 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn i RS Gupta. (2014). Phylogenetic analysis and molecular signatures defining a monophyletic clade of heterocystous cyanobacteria and Identifying its closest Relatives. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detecció de cianobacteris i les seves toxines. Revista de Toxicologia, 18: 65-71.
- Wikipedia contributors. (2018, October 2). Cyanobacteria. In Viquipèdia The Free Encyclopedia. Retrieved 10:40, October 12, 2018 from en.wikipedia.org