Cianobatteri

Cultura di cianobatteri

Cosa sono i cianobatteri?

IL cianobatteri, Prima conosciuti come alghe verdi blu o blu, sono un bordo di batteri formati dagli unici procarioti in grado di usare la luce solare come energia e acqua come fonte di elettroni nella fotosintesi (fotosintesi ossigenica)).

Come le piante superiori, contengono pigmenti che consentono loro di eseguire la fotosintesi ossigenata. Questo bordo include circa 2.000 specie in 150 generi, con una vasta gamma di forme e dimensioni.

I cianobatteri sono organismi molto vecchi. I microfossili sono stati trovati con grande somiglianza con i cianobatteri moderni nei depositi risalenti a 2 anni fa.100 milioni di anni.

Sono state anche trovate le caratteristiche delle molecole di biomarcatori dei cianobatteri nei depositi marini di 2.700 e 2.500 milioni di anni.

A causa della capacità dei cianobatteri di produrre e rilasciare ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi, si ritiene che il suo aspetto sulla Terra abbia permesso la modifica dell'atmosfera, causando un grande evento di ossigenazione.

L'aumento dell'ossigeno avrebbe potuto causare una diminuzione della concentrazione di metano atmosferico circa 2.400 a 2.100 milioni di anni, causando l'estinzione di molte specie di batteri anaerobici.

Alcuni ceppi di specie di cianobatteri possono produrre potenti tossine in ambienti acquatici.

Queste tossine sono metaboliti secondari che vengono rilasciati nell'ambiente quando le condizioni ambientali sono estreme, in ambienti eutrofici, con alte concentrazioni di nutrienti minerali come il fosforo e condizioni particolari di pH e temperatura.

Caratteristiche di cianobatteri

- Sono batteri della colorazione Gram -Negative, che possono essere unicellulari o formare colonie sotto forma di filamenti, fogli o sfere cave.

- All'interno di questa diversità, si possono osservare diversi tipi di cellule:

• Le cellule vegetative sono quelle che si formano in condizioni ambientali favorevoli, in cui si verifica la fotosintesi.
• Akinetes, endospore prodotte in condizioni ambientali difficili.
• Eterociti, cellule a parete spessa, che contengono l'enzima nitrogenasi, che interviene nella fissazione dell'azoto in ambienti anaerobici.

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- I cianobatteri sono gli organismi più semplici che hanno cicli circadiani, oscillazioni di variabili biologiche a intervalli regolari di tempo associati a cambiamenti ambientali periodici durante il giorno. L'orologio circadiano nei cianobatteri funziona dal ciclo di fosforilazione kaic.

- Sono distribuiti in una grande diversità di ambienti terrestri e acquatici: rocce nude, rocce temporaneamente inumidite in deserti, acqua dolce, oceani, terreno umido e persino in rocce antartiche.

- Possono far parte del plancton nei corpi idrici, formano biofilm fototrofici su superfici esposte o stabilire una relazione simbiotica con piante o funghi che formano licheni.

- Alcuni cianobatteri svolgono un ruolo importante negli ecosistemi. Microcoleus vaginatus E M. Vaginatus Stabilizzano il terreno usando una guaina di polisaccaride che si lega alle particelle di sabbia e assorbe l'acqua.

- I batteri del genere Prochlorococcus produrre più della metà della fotosintesi dell'oceano aperto, dando un contributo fondamentale al ciclo globale dell'ossigeno.

- Diverse specie di cianobatteri, come Aphanizomenon Flos-Aquae E Arthrospira Platensis (Spirulina), vengono raccolti o coltivati ​​come fonti alimentari, alimenti per animali, fertilizzanti e prodotti per la salute.

Morfologia

- Le cellule di cianobatteri hanno una parete cellulare altamente differenziata, tipo gram -negativo, con membrana plasmatica e membrana esterna separata da uno spazio perplapsmico.

- Hanno un sistema di membrane tilacoidi interne in cui risiedono le catene di trasferimento di elettroni coinvolte nella fotosintesi e la respirazione. Questi diversi sistemi di membrana danno a questi batteri una complessità unica.

- Non hanno flagelli. Alcune specie hanno filamenti mobili chiamati ormogoniani, che consentono loro di scivolare sulle superfici.

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- Forme filamentose multicellulari, come il genere Oscillatorio, Sono in grado di generare un movimento ondulato attraverso l'oscillazione del filamento.

- Altre specie che abitano le colonne idriche formano le vescicole a gas, formate da una guaina proteica, che danno loro galleggiamento.

- Le ormagonie sono formate da cellule sottili con cellule affilate alle estremità. Queste cellule vengono rilasciate e mobilitate, spuntando in luoghi lontani dalla colonia principale, dove iniziano le nuove colonie.

Sistematico

La classificazione dei cianobatteri ai massimi livelli tassonomici è stata fortemente discussa. Questi batteri sono stati inizialmente classificati come alghe verdi-azule (cyanophyta), secondo i codici botanici.

Questi studi iniziali erano basati su caratteristiche morfologiche e fisiologiche.

Successivamente, negli anni '60, quando furono stabilite le caratteristiche procariotiche di questi microrganismi, i cianobatteri furono riclassificati sotto il codice batteriologico.

Nel 1979, furono proposte 5 sezioni che corrispondono a 5 ordini: Sezione I = chroococco, sezione II = pleurocapsales, sezione III = oscillatoriale, sezione IV = nostocali e sezione V = stigonematals.

Il sistema tassonomico dei cianobatteri è stato modificato radicalmente con l'introduzione della microscopia elettronica e dei metodi molecolari e genetici.

La tassonomia dei cianobatteri è stata rivista quasi continuamente negli ultimi 50 anni, in cui sono state generate proposte radicalmente diverse. Il dibattito sulla classificazione dei cianobatteri continua ancora.

Le ultime proposte per gli alberi filogenetici per questo bordo propongono l'uso di ordini: Gloeobacterals, sinechococcici, oscillatoriali, chroococcici, pleurocapsales, spirituali, rubidibacter/onotine, crroococcicdesidale e nostocale. Questi ordini sono composti da generi singoli hilletici, composti di molte specie.

Tossicità

Si stima che ci siano 150 generi di cianobatteri contenenti circa 2.000 specie, di cui circa 46 hanno un po 'di tensione che produce tossina.

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Negli ecosistemi acquatici, l'abbondanza di cianobatteri può raggiungere livelli molto elevati quando le condizioni ambientali sono appropriate per la crescita, il che favorisce l'accumulo di metaboliti secondari nel citoplasma.

Quando le condizioni ambientali diventano sfavorevoli, con aumenti delle concentrazioni di nutrienti minerali come il fosforo, i cianobatteri muoiono, producendo lisi cellulare e il rilascio di tossine nel mezzo.

Sono stati identificati due tipi principali di tossine: epatotossine e neurotossine.  Le neurotossine sono prodotte principalmente dalle specie e dai ceppi di generi: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatorio, Tricodesmio E Cilindrospermopsis.

Le neurotossine agiscono rapidamente, producendo un arresto respiratorio a pochi minuti dall'assunzione di concentrazioni di tossina elevata. La saxitossina è una neurotossina paralizzante, inclusa nell'allegato 1 della Convenzione sulle armi chimiche.

Le epatotossine sono prodotte dai generi Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatorio, Nostoc E Cilindrospermopsis. 

Causare il tipo più comune di avvelenamento correlato ai cianobatteri. Agiscono in modo più lento e possono innescare la morte qualche ora o giorni dopo l'avvelenamento.

Specie di cianobatteri

Possiamo nominare alcune specie di cianobatteri, tra cui evidenziamo i produttori di epatotossine e neurotossine, oltre a quelle sopra menzionate:

- Aeruginosa microcystis

- Anabaena Spiriids

- Cilindrospermopsis raciborskii

- Rashidopsis curvata

- Rapposità mediterranea

- Planktolyngbya Contort

- Anabanesis circolaris 

- Sinechococcus

- Arthrospira Platansis

- Spumigena nodularia

Riferimenti

1. Dmitry a. IL. (2017). Cianobatteri: omici e manipolazione | Libro. Caister Academic Press. Mosca, Russia.
2. Gupta, r.C. Manuale di tossicologia degli agenti di guerra chimica. (2009). Academic Press. 
3. Roset J, Aguayo S, Muñoz M.J. (2001). Rilevamento dei cianesi e le loro tossine. Rivista tossicologica.
4. Wikipedia Contributors (2018). Cianobatteri. In Wikipedia, l'enciclopedia libera. Estratto 10:40, 12 ottobre 2018 da in.Wikipedia.org