Med organizmi, ki obstajajo zdaj, so takšni, o katerih pripadnosti kateremu koli kraljestvu prostoživečih živali nenehno potekajo spori. Tako je z bitji, imenovanimi cianobakterije. Čeprav nimajo niti pravega imena. Preveč sopomenk:
- modro-zelene alge;
- cianobionti;
- phycochrome peleti;
- cianidi;
- sluz alge in druge.
Tako se izkaže, da je cianobakterija povsem majhen, a hkrati tako zapleten in kontroverzen organizem, ki zahteva skrbno preučevanje in premislek o svoji zgradbi, da bi ugotovili natančno taksonomsko pripadnost.
Zgodovina obstoja in odkritja
Po fosilnih ostankih sodeč, zgodovina obstoja modro-zelenih alg sega daleč v preteklost, pred nekaj (3,5) milijardami let. Takšni sklepi so omogočili študije paleontologov, ki so analizirali kamnine (njihove odseke) tistih daljnih časov.
Na površini so bili vzorcinajdene so bile cianobakterije, katerih struktura se ni razlikovala od sodobnih oblik. To kaže na visoko stopnjo prilagodljivosti teh bitij na različne habitatne razmere, na njihovo izjemno vzdržljivost in preživetje. Očitno je, da je v milijonih let prišlo do številnih sprememb v temperaturi in plinski sestavi planeta. Vendar ni nič vplivalo na sposobnost preživetja cian.
V sodobnem času so cianobakterije enocelični organizem, ki so ga odkrili sočasno z drugimi oblikami bakterijskih celic. To je Antonio Van Leeuwenhoek, Louis Pasteur in drugi raziskovalci v XVIII-XIX stoletju.
Poglobljene so jih proučevali kasneje, z razvojem elektronske mikroskopije ter posodobljenimi metodami in metodami raziskovanja. Ugotovljene so bile lastnosti, ki jih imajo cianobakterije. Struktura celice vključuje številne nove strukture, ki jih pri drugih bitjih ne najdemo.
Razvrstitev
Vprašanje o določitvi njihove taksonomske pripadnosti ostaja odprto. Zaenkrat je znano le eno: cianobakterije so prokarioti. To potrjujejo funkcije, kot so:
- pomanjkanje jedra, mitohondrijev, kloroplastov;
- prisotnost mureina v celični steni;
- S-ribosomske molekule v celici.
Kljub temu so cianobakterije prokarioti s približno 1500 tisoč sortami. Vsi so bili razvrščeni in združeni v 5 velikih morfoloških skupin.
- krookokna. Dovolj velika skupina, ki združuje posamezne ozkolonialne oblike. Visoke koncentracije organizmov skupaj drži skupna sluz, ki jo izloča celična stena vsakega posameznika. Glede na obliko ta skupina vključuje paličaste in sferične strukture.
- Pleurocapsal. Zelo podobno prejšnjim oblikam pa se pojavi lastnost v obliki tvorbe beocitov (o tem pojavu več kasneje). Tu vključene cianobakterije spadajo v tri glavne razrede: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
- Oksilatori. Glavna značilnost te skupine je, da so vse celice združene v skupno strukturo sluzi, imenovano trihomi. Delitev se zgodi, ne da bi presegla to nit, znotraj. Oscilatori vključujejo izključno vegetativne celice, ki se nespolno delijo na polovico.
- Nostock. Zanimivo zaradi svoje kriofilnosti. Lahko živi v odprtih ledenih puščavah in na njih tvori barvne napade. Tako imenovani fenomen "cvetočih ledenih puščav". Oblike teh organizmov so tudi nitaste v obliki trihomov, vendar spolno razmnoževanje s pomočjo specializiranih celic - heterocist. Tukaj lahko pripišemo naslednje predstavnike: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- Stigonem. Zelo podobno prejšnji skupini. Glavna razlika v načinu razmnoževanja je, da se lahko večkrat delijo znotraj iste celice. Najbolj priljubljen predstavnik tega združenja so Ribiči.
Tako je cianid razvrščen po morfološkem kriteriju, saj je za ostalo veliko vprašanj in zmede. Botaniki in mikrobiologi k skupnemu imenovalcu vsistematika cianobakterij še ne more priti.
habitati
Zaradi prisotnosti posebnih prilagoditev (heterociste, beociti, nenavadni tilakoidi, plinske vakuole, sposobnost fiksiranja molekularnega dušika in drugo) so se ti organizmi naselili povsod. Sposobni so preživeti tudi v najbolj ekstremnih razmerah, v katerih ne more obstajati noben živi organizem. Na primer, topli termofilni izviri, anaerobni pogoji z atmosfero vodikovega sulfida, kislo okolje s pH manj kot 4.
Cianobakterije so organizem, ki mirno preživi na morskem pesku in skalnatih policah, ledenih blokih in vročih puščavah. Prisotnost cianidov lahko prepoznate in ugotovite po značilni barvni plošči, ki jo tvorijo njihove kolonije. Barva se lahko razlikuje od modro-črne do rožnate in vijolične.
Imenujejo se modro-zeleni, ker na površini navadne sladke ali slane vode pogosto tvorijo modro-zeleni sluzasti film. Ta pojav se imenuje "cvetenje vode". Videti ga je mogoče na skoraj vsakem jezeru, ki se začne zaraščati in močviriti.
Značilnosti strukture celic
Cianobakterije imajo običajno strukturo za prokariotske organizme, vendar obstajajo nekatere značilnosti.
Splošni načrt celične strukture je naslednji:
- celična stena iz polisaharidov in mureina;
- bilipidna struktura plazemske membrane;
- citoplazma s prosto porazdeljenim genetskim materialom v obliki molekuleDNK;
- tilakoidi, ki opravljajo funkcijo fotosinteze in vsebujejo pigmente (klorofile, ksantofile, karotenoide).
Posebni deli celice bodo obravnavani še naprej.
Vrste specializiranih struktur
Najprej so to heterociste. Te strukture niso deli, ampak celice same kot del trihoma (skupne kolonialne niti, ki jo združuje sluz). Gledano pod mikroskopom se razlikujejo po svoji sestavi, saj je njihova glavna funkcija proizvodnja encima, ki omogoča fiksacijo molekularnega dušika iz zraka. Zato pigmentov v heterocistah praktično ni, je pa veliko dušika.
Drugič, to so hormogonije - območja, iztrgana iz trihomov. Služijo kot gnezdišča.
Beociti so neke vrste hčerinske celice, množično obdarjene iz ene materine. Včasih njihovo število v enem obdobju delitve doseže tisoč. Dermocaps in druge pleurocapsodiaceae so sposobne takšne lastnosti.
Akineti so posebne celice, ki mirujejo in so vključene v trihome. Razlikujejo se po masivnejši celični steni, bogati s polisaharidi. Njihova vloga je podobna heterocistam.
Plinske vakuole - vse cianobakterije jih imajo. Struktura celice na začetku nakazuje njihovo prisotnost. Njihova vloga je, da sodelujejo v procesih cvetenja vode. Drugo ime za takšne strukture so karboksisomi.
Vključki celic. Vsekakor obstajajo v rastlinskih, živalskih in bakterijskih celicah. Vendar pa so pri modro-zelenih algah ti vključki nekoliko drugačni. Ti vključujejo:
- glikogen;
- polifosfatna zrnca;
- cianoficin je posebna snov, sestavljena iz aspartata, arginina. Služi za kopičenje dušika, saj so ti vključki v heterocistah.
To je tisto, kar ima cianobakterija. Glavni deli ter specializirane celice in organele so tisto, kar cianidom omogoča izvajanje fotosinteze, a hkrati pripada bakterijam.
reprodukcija
Ta postopek ni posebej težak, saj je enak kot pri navadnih bakterijah. Cianobakterije se lahko vegetativno delijo, delijo trihome, normalno celico na dva ali izvajajo spolni proces.
V te procese so pogosto vključene specializirane celice heterocist, akinetov, beocitov.
Načini prevoza
Celica cianobakterije je na zunanji strani prekrita s celično steno, včasih pa tudi s plastjo posebnega polisaharida, ki lahko okrog nje tvori sluzno kapsulo. Zahvaljujoč tej funkciji se izvaja gibanje cian.
Ni bičkov ali posebnih izrastkov. Gibanje se lahko izvaja le na trdi podlagi s pomočjo sluzi, v kratkih popadkih. Nekateri oscilatorji imajo zelo nenavaden način gibanja – vrtijo se okoli svoje osi in hkrati povzročijo vrtenje celotnega trihoma. Tako se premika površina.
zmogljivost fiksacije dušika
Ta funkcija ima skoraj vse cianobakterije. To je mogoče zaradi prisotnosti encima nitrogenaze, ki je sposoben fiksirati molekularni dušik inpretvorimo v prebavljivo obliko spojin. To se dogaja v strukturah heterocist. Zato tiste vrste, ki jih nimajo, ne morejo fiksirati dušika iz zraka.
Na splošno je zaradi tega postopka cianobakterije zelo pomembna bitja za življenje rastlin. Ciani, ki se naselijo v tleh, pomagajo predstavnikom flore, da asimilirajo vezan dušik in vodijo normalno življenje.
anaerobne vrste
Nekatere oblike modro-zelenih alg (na primer Oscillatoria) lahko živijo v popolnoma anaerobnih razmerah in atmosferi vodikovega sulfida. V tem primeru se spojina predela znotraj telesa in posledično nastane molekularno žveplo, ki se sprosti v okolje.
