siyanobakteriler

siyanobakteriler
Nostoc sp.'den hücre filamentleri.

Nostoc sp.'den hücre filamentleri .

sistematik
sınıflandırma : yaratık
Etki alanı : Bakteriler (Bakteriler)
Departman : siyanobakteriler
Sınıf : siyanobakteriler
Bilimsel adı departmanı
"Siyanobakteriler"
(eski Stanier 1974) Cavalier-Smith 2002
Bilimsel adı sınıfına
siyanobakteriler

Siyanobakteri (dan Yunan κυανός Kyanos , "mavi", dolayısıyla da mavi-yeşil bakteriler ) bir formu bölünmesi Bakteriler etki . Her zaman olmasa da çoğunlukla var olan oksijenli fotosentez yetenekleriyle kendilerini diğer tüm bakterilerden ayırırlar . Geçmişte Phycophyta ( algler ) arasında sayılırlardı ve Cyanophyceae (mavi-yeşil algler) sınıfında listelenirlerdi. Bazı siyanobakteriler, diğer fotosentetik boyalara ek olarak mavi fikosiyanin içerir ve bu nedenle renkleri mavi-yeşildir. Bu nedenle onlara "mavi-yeşil algler" deniyordu ve bu terim tüm siyanobakteriler için kullanıldı - fikosiyanin içermeyen ve mavi-yeşil renkli olmayanlar için bile. Alglerin aksine, siyanobakterilerin gerçek bir hücre çekirdeği yoktur ve prokaryotlar olarak "algler" olarak bilinen ökaryotik organizmalarla ilgili değildir , ancak bakterilere aittir. Siyanobakteriler, yaşamın en eski formları arasındadır. Işığın geliş yönünü algılayabilirsiniz.

Beş ila yedi sıraya bölünmüş yaklaşık 2000 tür siyanobakteri adlandırılmıştır . Oksijenik fotosentez yapan siyanobakterilere Oksifotobakteriler de denir. Sericytochromatia ve Melainabacteria , fotosentetik olmayan siyanobakteriler olarak sayılır .

Özellikler ve oluşumlar

Siyanobakteriler gram negatiftir ve bir ila çok hücrelidir. Çok hücreli siyanobakterilerde hücreler uzun iplikler (örneğin Anabaena ve Oscillatoria ), düz (örneğin Merismopedia ) veya üç boyutlu (örneğin Pleurocapsa ve Microcystis ) şeklinde birbiri ardına düzenlenir .

Siyanobakteriler esas olarak tatlı su ve ıslak topraklarda, ayrıca deniz suyunda, ağaç kabuğunda ve kaya yüzeylerinde her yerde bulunur.

Oksifotobakterilerde fotosentez

Alpspitze'nin kuzey kanadında mavi ve siyah "mürekkep çizgileri"
Blue Grotto'daki (Malta) mavi algler

Fotosentez siyanobakteri ya da kendi gerçekleşir tilakoid membranların ve Thylakoid'in benzer şekilde orada gerçekleşir kloroplastlar ökaryotik algler ait yosunlar , eğrelti otları ve tohum bitkileri . Siyanobakteriler yalnızca bir kısmını kullanmak ışık spektrumunun yeşil bitkiler bu da fotosentez için kullanmak , ama bunun yanı sıra klorofil bir oldukları ek şeklinde kompleks anten phycobilisomes hangi fikobilin , yani fikosiyanin (mavi) ya da fikoeritrin (kırmızı) içerirler. Phycocyanin birçok siyanobakteriye mavimsi rengini verir, bazıları (örneğin Spirulina , Planktothrix rubescens ) fikoeritrin'e kırmızı bir renk verir. Bireysel pigmentlerin birbirine oranı büyük ölçüde dalgalanabildiğinden, siyanobakteriler bazen yeşil ve hatta siyah görünür ('mürekkep çizgileri'). Fikobilinler, ışık spektrumunun daha geniş bir alanının kullanılmasını sağlar ( bitkilerin yeşil alanında , dalga boyu yaklaşık 500 ila 600 nm arasındadır). Işık kullanımının verimliliği, fikoeritrin ile klorofilden daha da fazladır. Bu şekilde, siyanobakteriler, siyanobakteriler gibi belirgin zayıf ışık alanlarını başarılı bir şekilde kolonize edebilirler. B. Nehir döküntülerinin alt tarafı veya göllerdeki derin katmanlar .

Bazı siyanobakteriler ayrıca indirgeyici ajan olarak hidrojen sülfit ile oksijensiz fotosentez yapabilir, bu nedenle oksijen (O 2 ) oluşturmazlar. Son zamanlarda , fotosistem II'nin eksik olduğu bir siyanobakteri keşfedildi (UCYN-A, İngiliz tek hücreli N2 sabitleyici siyanobakteriler "A grubu"nda ) . Fotosistem II, bu siyanobakterilerin oksijenli fotosentez yapamaması için su-bölme kompleksi içerir. Oksijenli aksine fotoototrofik yaşam olan sabit , bu suş değildir karbondioksit (CO 2 olarak) Calvin-Benson döngüsü Basham ve photoheterotroph. Ancak UCYN-A, elemental nitrojeni (N 2 ) indirgeyerek özümser .

Fotosentetik olmayan siyanobakteriler

16S ribozomal RNA'nın genom analizleri, fotosentez yapmayan siyanobakterileri tanımladı. Literatürde Melainabacteria ve Sericytochromatia olarak listelenirler . Diğer genom analizleri, her iki suşta da fotosentez genlerinin eksik olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, yatay gen transferi yoluyla fotosentez yapmadan önce mevcut Oksifotobakterilerin öncülerinden ayrıldılar . Bu aynı zamanda tüm siyanobakterilerin ortak öncülünün fotosentetik olarak aktif olmadığını da gösterir.

metabolizma

Rüzgar sürüklenmesi nedeniyle suyun bir köşesinde yoğun şekilde yoğunlaşan bir tarama havuzunda "mavi yosun çiçeği"
Gölet erikleri olarak adlandırılan jelatinli tatlı su siyanobakterilerinin küresel kolonileri

Birçok siyanobakteri nitrojeni sabitleyebilir : heterosistlerde moleküler nitrojeni (N 2 ), pH değerine bağlı olarak amonyum (NH 4 + ) veya amonyağa (NH 3 ) dönüştürürler.

Siyanobakteriler çok farklı toksinler üretirler . Microcystin iyi bilinmektedir cinsinin temsilcileri arasında Microcystis'i . Ek olarak, toksik amino asit β-metilamino-alanin (BMAA) olan bir nörotoksin , yakından ilişkili olmayan türlerde bile tespit edilebilir. Balık veya midye tüketildiğinde, " alg patlamaları " olarak adlandırılanlarda sıklıkla artan siyanobakteri oluşumuna dayanarak , bu tür toksinler ve ayrıca BMAA, besin zinciri yoluyla insan organizmasına girebilir ve bazen ölümcül zehirlenmelere yol açabilir.

Siyanobakteriler, doğal ürün kimyasında çok yoğun bir şekilde çalışılmıştır. Tanımlanan ikincil metabolitler çok farklı farmakolojik etkiler göstermektedir.

Carnegie Enstitüsü'ndeki araştırmacılar 2006'nın başlarında Yellowstone Ulusal Parkı'nda yaşayan siyanobakterilerin gündüz ve gece değişen bir metabolizma işlettiklerini buldular : gündüz fotosentez ve geceleri nitrojen fiksasyonu. Bugün bildiğimiz kadarıyla, bu benzersiz.

sistematik

Siyanobakterilerin taksonomisi için çeşitli sistemler vardır.

NCBI'ye göre taksonomi

ABD taksonomisi veritabanı Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi (NCBI) sadece 7 olmak üzere toplam iki sınıflandırır emir içine aileleri . Bergey'in Sistematik Bakteriyoloji El Kitabı, tüm yaygın düzen ve aileler Bakteriyolojik Kod'a göre geçerli bir şekilde tanımlanmadığından , adlar yerine Roma rakamlarıyla gösterilen düzen ve aile yerine kendi icat ettiği Alt Bölüm ve Alt Grup sıralarını kullanır .

NCBI'ye göre taksonomi

  • Gloeobacterales (sınıf Gloeobacteria): 1 cins, Gloeobacter

Acaryokloris cinsi , NCBI tarafından herhangi bir sırayla sınıflandırılmamıştır.

Cavalier-Smith taksonomisi

Thomas Cavalier-Smith , Gloeobacterales'i (yalnızca Gloeobacter cinsiyle birlikte ) kendi alt bölümü Gloeobacteria ve diğer alt bölümü Phycobacteria , Chroobacteria (siparişler Chroococcales, Pleurocapsales, Oscillatoriales) ve Hormogocalesea sınıflarına koyduğu 6 sipariş adlandırır. .

Atmosfer için önemi

Yaklaşık 2,5 milyar yıl önce, sularda kitlesel olarak yayılan günümüz siyanobakterilerinin öncülleri, yeryüzündeki yaşam koşullarını kesin olarak değiştirmiştir. Fotosentez için güneş ışığını kullandılar ve atık ürün olarak oksijeni (O 2 ) serbest bıraktılar . Bu muazzam oksijen üretimi, sonuçta oksijensiz atmosferden oksijen içeren atmosfere ( Büyük Oksijen Felaketi ) kesin bir değişime yol açtı .

Endosimbiyotik teoriye göre , günümüz siyanobakterilerinin ataları, yeşil bitkilerdeki kloroplastların öncüleriydi . Bu, siyanobakterileri kloroplastlarla aynı şekilde ökaryotik hücrelerin özelliklerinden ayıran, eşleşen hücre anatomisinin yanı sıra bir dizi eşleşen biyokimyasal özellik tarafından desteklenir.

Su kirliliği ve hayvanlar dünyası için önemi

Bir balık havuzunda " mavi yosun çiçeği " (detaylar resim açıklamasında)
Bir balık havuzunda su yüzeyinde krema ile çizgi benzeri "mavi yosun çiçeği"

Siyanobakterilerin kitlesel gelişimi, su kalitesini büyük ölçüde azaltabilir ve su kullanımını önemli ölçüde sınırlayabilir. Allelokimyasallar , antibiyotikler , hormonlar ve toksinler gibi davranan çok çeşitli ikincil metabolitler üretirler , örneğin: B. Balıklara ve zooplanktonlara zarar verebilir. Toksinlerin bazıları en güçlü doğal zehirler arasındadır ve insan sağlığına da zararlı olabilir. Örneğin, banyo yapanlarda alerjik cilt reaksiyonları ve iltihaplanma gelişebilir. Siyanobakteri içeren suyu yutarsanız mide ve bağırsak enfeksiyonları da oluşabilir.

2017'de Berlin'deki Tegeler See'de ve 2019'da Augsburg yakınlarındaki Mandichosee'de siyanobakteriyel toksin anatoksin A konsantrasyonu o kadar yüksekti ki hayvanlar bundan öldü. Bunlar , göllerde mikroskobik olarak da tespit edilen Tychonema cinsi siyanobakterilerdi . 2020 yazında, Neuchâtel Gölü'nde yıkandıktan sonra , artan 'mavi-yeşil alg konsantrasyonu' şüphesi nedeniyle 6 köpek öldü , bu nedenle yüzme yasağı getirildi.

Afrika'da, 2020'de birkaç ay içinde birkaç yüz fil siyanobakterilerden öldü.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, kuşlar, balıklar ve sürüngenler, 1990'lardan beri Amerika Birleşik Devletleri'nin güneydoğusundaki kuş vakuolar miyelinopati adı verilen ölümcül bir nörolojik hastalık geliştirmektedir . Bunun sorumlusu , beş brom atomlu bir biindol alkaloid olan bir tür siyanobakteri toksinidir . Bununla birlikte, tek başına brom ile siyanobakteriler büyük miktarlarda nörotoksin sentezlemezler, sadece su sıcaklığındaki düşüş gibi stres faktörleri altında sentezlenirler.

Siyanobakteriyel kütleler öldükten sonra, mikrobiyal parçalanmaları sırasında oksijen tüketilir. Bu genellikle sudaki oksijen konsantrasyonunu büyük ölçüde azaltır ve bu da balık ölümlerine yol açabilir.

Siyanobakterilerin güçlü üreme koşulları çeşitlidir ve her zaman net bir şekilde açıklanamaz. Örneğin deterjan kalıntıları veya hayvan dışkısı içeren arıtılmamış atık suyun neden olduğu yüksek fosfat - ve sudaki muhtemelen nitrojen içeriği - daha yüksek su sıcaklıkları ile birlikte bakteri gelişimini teşvik edebilir.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

  • Thomas Börner : Siyanobakterilerin toksinleri: Yeni biyoaktif bileşikler. İçinde: Zamanımızda Biyoloji , Cilt 31, Sayı 2, 2001, s. 108-115, ISSN  0045-205X
  • Bavyera sularında toksin oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) - kütlesel gelişmeler, tehlike potansiyeli, su yönetimine referans. Malzeme hacmi 125, Bavyera Çevre Devlet Ofisi, Augsburg Aralık 2006, ISBN 3-940009-08-3 .

İnternet linkleri

Commons : Siyanobakteriler  - Görüntüler, videolar ve ses dosyaları koleksiyonu
Vikikitaplar: Siyanobakteriler  - öğrenme ve öğretme materyalleri

Bireysel kanıt

  1. ↑ Cyanobacteria bölümündeki tek sınıf için Cyanophyceae adı bugün hala kullanılmaktadır, örneğin Algaebase tarafından .
  2. ↑ Nils Schuergers ve diğerleri: Siyanobakteriler, ışığın yönünü algılamak için mikro optikler kullanır . İçinde: eLife . kaset 5 , 2016, ISSN  2050-084X , s. e12620 , doi : 10.7554 / eLife.12620 , PMID 26858197 , PMC 4758948 (ücretsiz tam metin) - ( elifesciences.org [erişim tarihi 26 Nisan 2016]). Siyanobakteriler, ışık yönünü algılamak için mikro-optiği kullanır ( İnternet Arşivinde 26 Nisan 2016 tarihli Memento )
  3. ↑ Cyanobacteria in the Compact Lexicon of Biology , 31 Ocak 2017'de erişildi.
  4. ^ Y. Cohen ve diğerleri .: Siyanobakteri Oscillatoria limnetica'da sülfüre bağlı anoksijenik fotosentez. In: Nature , Cilt 257, 1975, sayfa 489-492.
  5. ↑ Etana Padan: Siyanobakterilerde isteğe bağlı oksijensiz fotosentez. İçinde: Bitki Fizyolojisinin Yıllık İncelemesi , Cilt 30, 1979, s. 27-40.
  6. ↑ JP Zehr ve diğerleri: Küresel olarak dağıtılan ekilmemiş okyanus N2 sabitleyici siyanobakteriler oksijenik fotosistemden yoksundur II. İçinde: Science , Cilt 322 (5904), 2008, s. 1110–1112, PMID 19008448 , doi : 10.1126 / science.1165340
  7. ^ EF DeLong: İlginç şeyler küçük paketlerde gelir. In: Genome Biology , Cilt 11, Sayı 5, 2010, s. 118, doi : 10.1186 / gb-2010-11-5-118
  8. ^ Rochelle M. Soo, et al .: Siyanobakterilerde oksijenli fotosentez ve aerobik solunumun kökenleri üzerine . İçinde: Bilim . kaset 355 , hayır. 6332 , 31 Mart 2017, s. 1436-1440 , doi : 10.1126/science.aal3794 , PMID 28360330 .
  9. ^ Robert E. Blankenship: Siyanobakteriler nasıl yeşile döndü . İçinde: Bilim . kaset 355 , hayır. 6332 , 31 Mart 2017, s. 1372-1373 , doi : 10.1126/science.aam9365 , PMID 28360281 .
  10. ↑ Falch B.: Siyanobakterilerde neler var? İçinde: Zamanımızda Eczacılık . Cilt 25, No. 6, 1996, s. 311-321, doi.org/10.1002/pauz.19960250608
  11. ↑ George M. Garrity (Ed.): Bergey'nin Sistematik Bakteriyoloji El Kitabı . 2. baskı, Cilt 1: Archaea ve derin dallanma ve fototrofik Bakteriler. Alıntı sahibi Springer, New York 2001 JP Euzéby: (LPSN) Nomenklatüründeki ayakta Prokaryotik isimlerin listesi ( Memento Kasım 28, 2008 , Internet Archive ).
  12. ↑ NCBI (Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi) Taksonomi Tarayıcısı: Cyanobacteria , erişim tarihi 27 Ekim 2007
  13. ^ T. Cavalier-Smith: Arkebakterilerin neomuran kökeni, evrensel ağacın negibakteriyel kökü ve bakteriyel mega sınıflandırma. In: Int J Syst Evol Microbiol , Cilt 52, Kısım 1, 2002, sayfa 7–76, PMID 11837318 ( PDF  ( sayfa artık mevcut değil , web arşivlerinde arama yapın )  Bilgi: Bağlantı otomatik olarak kusurlu olarak işaretlendi. Lütfen kontrol edin talimatlara göre bağlantı kurun ve ardından bu uyarıyı kaldırın. ).@1@ 2Şablon: Ölü Bağlantı / ijs.sgmjournals.org  
  14. ^ Heinrich D. Holland: Atmosferin ve okyanusların oksijenlenmesi . İçinde: Royal Society B'nin Felsefi İşlemleri , Cilt 361, s. 903-915. doi : 10.1098 / rstb.2006.1838 .
  15. ↑ JM Olson: Archean çağında fotosentez. İçinde: Fotosentez Araştırması , Cilt 88, Sayı 2, 2006, s. 109-117. PMID 16453059 .
  16. ^ SWR.de yüzen göllerdeki mavi-yeşil alglerden kaynaklanan tehlike. 17 Kasım 2019'da alındı
  17. ↑ Gönül Frey: Ölü köpek: Aslında zehirli algdi. Lechtstaustufe 23: Her üç ölü hayvandan birinde ölüm nedeni açıkça kanıtlanmıştır . İçinde: Augsburger Allgemeine , 23 Ağustos 2019, s. 29. Çevrimiçi .
  18. ↑ Tegeler See'deki yeni mavi algler Morgenpost.de üç köpeği öldürdü . 27 Temmuz 2018'de alındı
  19. ↑ Kendinizi mavi-yeşil alglere karşı nasıl korursunuz tagesspiegel.de. 27 Temmuz 2018'de alındı
  20. ↑ Jutta Fastner, Camilla Beulker, Britta Geiser, Anja Hoffmann, Roswitha Kröger, Kinga Teske, Judith Hoppe, Lars Mundhenk, Hartmud Neurath, Daniel Sagebiel, Ingrid Chorus: Fatal Neurotoxicosis in Dogs Associated with Tychoplanktic, Anatoxin-a Üreten Anatoxin -a . Mezotrofik Lake Tegel, Berlin'de . İçinde: Toksinler 2018, 10, 60, doi : 10.3390 / toksinler10020060 .
  21. ↑ Gölde siyanobakteri şüphesi var - Neuchâtel birkaç plajı kapatıyor srf.ch. Erişim tarihi: 31 Temmuz 2020
  22. ↑ Siyanobakteriler filleri öldürdü. İçinde: İsviçreli çiftçi. 22 Eylül 2020, 26 Nisan 2021'de erişildi (Almanca).
  23. ↑ Amerika'nın deniz kartalını ne zehirliyor? İçinde: FAZ. 26 Nisan 2021'de alındı .
  24. ↑ Steffen Breinlinger, Tabitha J. Phillips, Brigette N. Haram, Jan Mareš, José A. Martínez Yerena: Kartal katilini avlamak: Siyanobakteriyel bir nörotoksin, vakuolar miyelinopatiye neden olur . İçinde: Bilim . kaset 371 , hayır. 6536 , 26 Mart 2021, ISSN  0036-8075 , doi : 10.1126 / science.aax9050 , PMID 33766860 ( sciencemag.org [erişim tarihi 26 Nisan 2021]).
  25. ↑ Bavyera sularında toksin oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) - kütlesel gelişmeler, tehlike potansiyeli, su yönetimine referans. Malzeme hacmi 125, Bavyera Çevre Devlet Ofisi, Augsburg Aralık 2006, ISBN 3-940009-08-3 .