Ανάμεσα στους οργανισμούς που υπάρχουν τώρα, υπάρχουν και εκείνοι των οποίων η συμμετοχή σε οποιοδήποτε βασίλειο της άγριας ζωής υπάρχουν συνεχείς διαφωνίες. Έτσι συμβαίνει και με τα πλάσματα που ονομάζονται κυανοβακτήρια. Αν και δεν έχουν καν σωστό όνομα. Πάρα πολλά συνώνυμα:
- γαλαζοπράσινα φύκια;
- cyanobionts;
- σφαιρίδια φυκοχρωμίου;
- κυανίδια;
- βλέννα φύκια και άλλα.
Έτσι, αποδεικνύεται ότι ένα κυανοβακτήριο είναι ένας εντελώς μικρός, αλλά ταυτόχρονα ένας τόσο περίπλοκος και αμφιλεγόμενος οργανισμός που απαιτεί προσεκτική μελέτη και εξέταση της δομής του προκειμένου να προσδιοριστεί η ακριβής ταξινομική συσχέτιση.
Ιστορία ύπαρξης και ανακάλυψης
Κρίνοντας από τα απολιθώματα, η ιστορία της ύπαρξης γαλαζοπράσινων φυκών πηγαίνει πολύ πίσω στο παρελθόν, αρκετά (3,5) δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τέτοια συμπεράσματα κατέστησαν δυνατή τη διεξαγωγή μελετών από παλαιοντολόγους που ανέλυσαν τους βράχους (τα τμήματα τους) εκείνων των μακρινών χρόνων.
Στην επιφάνεια των δειγμάτων ήτανβρέθηκαν κυανοβακτήρια, η δομή των οποίων δεν διέφερε από αυτή των σύγχρονων μορφών. Αυτό υποδηλώνει υψηλό βαθμό προσαρμοστικότητας αυτών των πλασμάτων σε διάφορες συνθήκες οικοτόπου, στην ακραία αντοχή και επιβίωσή τους. Είναι προφανές ότι εδώ και εκατομμύρια χρόνια υπήρξαν πολλές αλλαγές στη θερμοκρασία και τη σύνθεση των αερίων του πλανήτη. Ωστόσο, τίποτα δεν επηρέασε τη βιωσιμότητα του κυανού.
Στη σύγχρονη εποχή, τα κυανοβακτήρια είναι ένας μονοκύτταρος οργανισμός που ανακαλύφθηκε ταυτόχρονα με άλλες μορφές βακτηριακών κυττάρων. Δηλαδή, ο Antonio Van Leeuwenhoek, ο Louis Pasteur και άλλοι ερευνητές στους αιώνες XVIII-XIX.
Μελετήθηκαν πιο διεξοδικά αργότερα, με την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και εκσυγχρονισμένες μεθόδους και μεθόδους έρευνας. Έχουν εντοπιστεί χαρακτηριστικά που διαθέτουν τα κυανοβακτήρια. Η δομή του κυττάρου περιλαμβάνει μια σειρά από νέες δομές που δεν βρίσκονται σε άλλα πλάσματα.
Ταξινόμηση
Το ζήτημα του προσδιορισμού της ταξινομικής τους συσχέτισης παραμένει ανοιχτό. Μέχρι στιγμής, μόνο ένα πράγμα είναι γνωστό: τα κυανοβακτήρια είναι προκαρυώτες. Αυτό επιβεβαιώνεται από χαρακτηριστικά όπως:
- έλλειψη πυρήνα, μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες;
- παρουσία μουρείνης στο κυτταρικό τοίχωμα;
- Μόρια S-ριβοσώματος στο κύτταρο.
Παρόλα αυτά, τα κυανοβακτήρια είναι προκαρυωτικά με περίπου 1500 χιλιάδες ποικιλίες. Όλα ταξινομήθηκαν και συνδυάστηκαν σε 5 μεγάλες μορφολογικές ομάδες.
- Χροοκοκκικός. Μια αρκετά μεγάλη ομάδα, που ενώνει ενιαίο ήαποικιακές μορφές. Υψηλές συγκεντρώσεις οργανισμών συγκρατούνται από την κοινή βλέννα που εκκρίνεται από το κυτταρικό τοίχωμα κάθε ατόμου. Όσον αφορά το σχήμα, αυτή η ομάδα περιλαμβάνει ράβδους και σφαιρικές δομές.
- Πλευροκαψάλη. Παρόμοια με τις προηγούμενες μορφές, ωστόσο, εμφανίζεται ένα χαρακτηριστικό με τη μορφή σχηματισμού βεοκυττάρων (περισσότερα για αυτό το φαινόμενο αργότερα). Τα κυανοβακτήρια που περιλαμβάνονται εδώ ανήκουν σε τρεις κύριες κατηγορίες: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
- Οξειδωτικά. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της ομάδας είναι ότι όλα τα κύτταρα συνδυάζονται σε μια κοινή δομή βλέννας που ονομάζεται τριχώματα. Η διαίρεση γίνεται χωρίς να πάει πέρα από αυτό το νήμα, μέσα. Οι ταλαντώσεις περιλαμβάνουν αποκλειστικά φυτικά κύτταρα που διαιρούνται ασεξουαλικά στο μισό.
- Nostock. Ενδιαφέρον για την κρυοφιλία τους. Ικανός να ζει σε ανοιχτές παγωμένες ερήμους, σχηματίζοντας έγχρωμες επιδρομές πάνω τους. Το λεγόμενο φαινόμενο των «ανθισμένων ερήμων πάγου». Οι μορφές αυτών των οργανισμών είναι επίσης νηματώδεις με τη μορφή τριχωμάτων, ωστόσο, σεξουαλική αναπαραγωγή, με τη βοήθεια εξειδικευμένων κυττάρων - ετεροκύστεων. Οι ακόλουθοι εκπρόσωποι μπορούν να αποδοθούν εδώ: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- Στιγονέμ. Πολύ παρόμοια με την προηγούμενη ομάδα. Η κύρια διαφορά στη μέθοδο αναπαραγωγής είναι ότι μπορούν να διαιρούνται πολλαπλά μέσα στο ίδιο κύτταρο. Ο πιο δημοφιλής εκπρόσωπος αυτής της ένωσης είναι οι Fisherells.
Έτσι, το κυάνιο ταξινομείται σύμφωνα με το μορφολογικό κριτήριο, αφού για τα υπόλοιπα υπάρχουν πολλά ερωτηματικά και σύγχυση. Βοτανολόγοι και μικροβιολόγοι σε κοινό παρονομαστή στοσυστηματική των κυανοβακτηρίων δεν μπορεί ακόμη να έρθει.
Οικότοποι
Λόγω της παρουσίας ειδικών προσαρμογών (ετεροκύστεις, βεοκύτταρα, ασυνήθιστα θυλακοειδή, κενοτόπια αερίων, ικανότητα σταθεροποίησης μοριακού αζώτου και άλλα), αυτοί οι οργανισμοί εγκαταστάθηκαν παντού. Είναι σε θέση να επιβιώσουν ακόμη και στις πιο ακραίες συνθήκες στις οποίες δεν μπορεί να υπάρξει κανένας ζωντανός οργανισμός. Για παράδειγμα, θερμόφιλες πηγές, αναερόβιες συνθήκες με ατμόσφαιρα υδρόθειου, όξινο περιβάλλον με pH μικρότερο από 4.
Τα κυανοβακτήρια είναι ένας οργανισμός που επιβιώνει ήσυχα σε θαλάσσια άμμο και βραχώδεις προεξοχές, τεμάχια πάγου και καυτές ερήμους. Μπορείτε να αναγνωρίσετε και να προσδιορίσετε την παρουσία κυανιδίων από τη χαρακτηριστική έγχρωμη πλάκα που σχηματίζουν οι αποικίες τους. Το χρώμα μπορεί να ποικίλλει από μπλε-μαύρο έως ροζ και μοβ.
Ονομάζονται γαλαζοπράσινα επειδή συχνά σχηματίζουν μια γαλαζοπράσινη γλοιώδη μεμβράνη στην επιφάνεια του συνηθισμένου γλυκού ή αλμυρού νερού. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «άνθιση του νερού». Μπορεί να δει σχεδόν σε οποιαδήποτε λίμνη που αρχίζει να μεγαλώνει και να βαλτώνει.
Χαρακτηριστικά της κυτταρικής δομής
Τα κυανοβακτήρια έχουν τη συνήθη δομή για τους προκαρυωτικούς οργανισμούς, αλλά υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά.
Το γενικό σχέδιο της δομής του κελιού έχει ως εξής:
- κυτταρικό τοίχωμα κατασκευασμένο από πολυσακχαρίτες και μουρεΐνη;
- διλιπιδική δομή της πλασματικής μεμβράνης;
- κυτταρόπλασμα με ελεύθερα κατανεμημένο γενετικό υλικό σε μορφή μορίουDNA;
- τιλακοειδή που εκτελούν τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης και περιέχουν χρωστικές ουσίες (χλωροφύλλες, ξανθοφύλλες, καροτενοειδή).
Ειδικά μέρη του κυττάρου θα συζητηθούν περαιτέρω.
Τύποι εξειδικευμένων κατασκευών
Πρώτα από όλα, αυτές είναι ετεροκύστεις. Αυτές οι δομές δεν είναι μέρη, αλλά τα ίδια τα κύτταρα ως μέρος ενός τριχώματος (ένα κοινό αποικιακό νήμα ενωμένο με βλέννα). Διαφέρουν όταν παρατηρηθούν μέσω μικροσκοπίου ως προς τη σύνθεσή τους, αφού η κύρια λειτουργία τους είναι η παραγωγή ενός ενζύμου που επιτρέπει τη δέσμευση του μοριακού αζώτου από τον αέρα. Επομένως, πρακτικά δεν υπάρχουν χρωστικές στις ετεροκύστεις, αλλά υπάρχει πολύ άζωτο.
Δεύτερον, πρόκειται για ορμογονίες - περιοχές που ξεριζώνονται από τις τριχώματα. Χρησιμεύουν ως τόποι αναπαραγωγής.
Τα βεοκύτταρα είναι ένα είδος θυγατρικών κυττάρων, μαζικά προικισμένα από ένα μητρικό. Μερικές φορές ο αριθμός τους φτάνει τα χίλια σε μια περίοδο διαίρεσης. Τα δερμοκαλύμματα και άλλα Pleurocapsodiaceae είναι ικανά για ένα τέτοιο χαρακτηριστικό.
Τα ακινήτια είναι ειδικά κύτταρα που βρίσκονται σε ηρεμία και περιλαμβάνονται στα τρίχωμα. Διαφέρουν σε ένα πιο ογκώδες, πλούσιο σε πολυσακχαρίτες κυτταρικό τοίχωμα. Ο ρόλος τους είναι παρόμοιος με τις ετεροκύστεις.
Κενοτόπια αερίων - όλα τα κυανοβακτήρια τα έχουν. Η δομή του κυττάρου αρχικά υποδηλώνει την παρουσία τους. Ο ρόλος τους είναι να συμμετέχουν στις διαδικασίες άνθισης του νερού. Ένα άλλο όνομα για τέτοιες δομές είναι καρβοξυσώματα.
Εγκλειστές κυττάρων. Σίγουρα υπάρχουν σε φυτικά, ζωικά και βακτηριακά κύτταρα. Ωστόσο, στα μπλε-πράσινα φύκια, αυτά τα εγκλείσματα είναι κάπως διαφορετικά. Αυτά περιλαμβάνουν:
- γλυκογόνο;
- κοκκία πολυφωσφορικού;
- κυανοφυκίνη είναι μια ειδική ουσία που αποτελείται από ασπαρτικό, αργινίνη. Χρησιμεύει για τη συσσώρευση αζώτου, καθώς αυτά τα εγκλείσματα βρίσκονται σε ετεροκύστεις.
Η
Αυτό έχει το κυανοβακτήριο. Τα κύρια μέρη και τα εξειδικευμένα κύτταρα και οργανίδια είναι αυτά που επιτρέπουν στα κυανιούχα να πραγματοποιούν φωτοσύνθεση, αλλά ταυτόχρονα ανήκουν στα βακτήρια.
Αναπαραγωγή
Αυτή η διαδικασία δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολη, καθώς είναι ίδια με αυτή των συνηθισμένων βακτηρίων. Τα κυανοβακτήρια μπορούν να διαιρεθούν φυτικά, μέρη τριχωμάτων, ένα φυσιολογικό κύτταρο στα δύο ή να πραγματοποιήσουν σεξουαλική διαδικασία.
Συχνά σε αυτές τις διεργασίες εμπλέκονται εξειδικευμένα κύτταρα ετεροκύστεων, ακινητών, βελοκυττάρων.
Μέθοδοι μεταφοράς
Το κύτταρο των κυανοβακτηρίων καλύπτεται εξωτερικά με ένα κυτταρικό τοίχωμα και μερικές φορές επίσης με ένα στρώμα ειδικού πολυσακχαρίτη που μπορεί να σχηματίσει μια κάψουλα βλέννας γύρω του. Χάρη σε αυτό το χαρακτηριστικό πραγματοποιείται η κίνηση του κυανού.
Δεν υπάρχουν μαστίγια ή ειδικές εκβολές. Η κίνηση μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο σε σκληρή επιφάνεια με τη βοήθεια βλέννας, σε σύντομες συσπάσεις. Μερικοί ταλαντωτές έχουν έναν πολύ ασυνήθιστο τρόπο κίνησης - περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους και ταυτόχρονα προκαλούν την περιστροφή ολόκληρου του τριχώματος. Έτσι κινείται η επιφάνεια.
Ικανότητα δέσμευσης αζώτου
Αυτό το χαρακτηριστικό έχει σχεδόν όλα τα κυανοβακτήρια. Αυτό είναι δυνατό λόγω της παρουσίας του ενζύμου νιτρογενάση, το οποίο είναι σε θέση να σταθεροποιεί το μοριακό άζωτο καιτο μετατρέπουν σε εύπεπτη μορφή ενώσεων. Αυτό συμβαίνει στις δομές των ετεροκύστεων. Επομένως, εκείνα τα είδη που δεν τα έχουν δεν μπορούν να δεσμεύσουν το άζωτο από τον αέρα.
Γενικά, αυτή η διαδικασία καθιστά τα κυανοβακτήρια πολύ σημαντικά πλάσματα για τη ζωή των φυτών. Καθώς εγκαθίστανται στο έδαφος, τα κυάνια βοηθούν τους εκπροσώπους της χλωρίδας να αφομοιώσουν το δεσμευμένο άζωτο και να ζήσουν μια φυσιολογική ζωή.
Αναερόβια είδη
Ορισμένες μορφές γαλαζοπράσινων φυκών (για παράδειγμα, Oscillatoria) μπορούν να ζουν σε εντελώς αναερόβιες συνθήκες και σε ατμόσφαιρα υδρόθειου. Σε αυτή την περίπτωση, η ένωση υποβάλλεται σε επεξεργασία μέσα στο σώμα και ως αποτέλεσμα σχηματίζεται μοριακό θείο, το οποίο απελευθερώνεται στο περιβάλλον.
