ไซยาโนแบคทีเรียเดิมเรียกว่าสาหร่ายสีเขียวสีฟ้าเป็นประเภทของแบคทีเรียที่เกิดขึ้นจาก prokaryotes เพียงสามารถที่จะใช้แสงแดดเป็นพลังงานและน้ำเป็น แหล่งที่มาของอิเล็กตรอนในการสังเคราะห์แสง (สังเคราะห์ oxygenic)
เช่นเดียวกับพืชชั้นสูงพวกมันมีรงควัตถุที่ช่วยให้สามารถสังเคราะห์แสงโดยใช้ออกซิเจนได้ ไฟลัมนี้มีประมาณ 2,000 ชนิดใน 150 สกุลโดยมีรูปร่างและขนาดที่หลากหลาย
Oscillatoria sp. โดย Wiedehopf20 จาก Wikimedia Commons
ไซยาโนแบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่มาก พบไมโครฟอสซิลที่มีความคล้ายคลึงกับไซยาโนแบคทีเรียในปัจจุบันมากในเงินฝากย้อนหลัง 2.1 พันล้านปี นอกจากนี้ยังพบโมเลกุลไบโอมาร์คเกอร์ที่มีลักษณะเฉพาะของไซยาโนแบคทีเรียในแหล่งสะสมทางทะเลอายุ 2.7 และ 2.5 พันล้านปี
เนื่องจากความสามารถของไซยาโนแบคทีเรียในการผลิตและปล่อยออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเชื่อว่าการปรากฏตัวบนโลกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศทำให้เกิดเหตุการณ์ออกซิเจนจำนวนมาก
การเพิ่มขึ้นของออกซิเจนอาจทำให้ความเข้มข้นของก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศลดลงเมื่อประมาณ 2.4 ถึง 2.1 พันล้านปีก่อนทำให้แบคทีเรียชนิดไม่ใช้ออกซิเจนหลายชนิดสูญพันธุ์ไป
ไซยาโนแบคทีเรียบางสายพันธุ์สามารถสร้างสารพิษที่มีศักยภาพในสภาพแวดล้อมทางน้ำ สารพิษเหล่านี้เป็นสารทุติยภูมิที่ถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมเมื่อสภาวะแวดล้อมรุนแรงในสภาพแวดล้อมแบบยูโทรฟิคที่มีสารอาหารแร่ธาตุที่มีความเข้มข้นสูงเช่นฟอสฟอรัสและสภาวะเฉพาะของ pH และอุณหภูมิ
ลักษณะเฉพาะ
ไซยาโนแบคทีเรียเป็นแบคทีเรียย้อมสีแกรมลบซึ่งสามารถเป็นเซลล์เดียวหรือสร้างโคโลนีในรูปของเส้นใยแผ่นหรือทรงกลมกลวง
ภายในความหลากหลายนี้สามารถสังเกตเห็นเซลล์ประเภทต่างๆได้:
- เซลล์พืชคือเซลล์ที่เกิดขึ้นภายใต้สภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยซึ่งการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้น
- Akinetes เอนโดสปอร์ที่ผลิตในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบาก
- Heterocytes ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีผนังหนามีเอนไซม์ไนโตรเจนเนสซึ่งเกี่ยวข้องกับการตรึงไนโตรเจนในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน
ไซยาโนแบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุดที่แสดงวัฏจักรของไซยาโนการสั่นของตัวแปรทางชีวภาพในช่วงเวลาปกติที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมเป็นระยะในระหว่างวัน นาฬิกา circadian ในไซยาโนแบคทีเรียทำงานจากวงจรฟอสโฟรีเลชันของ KaiC
ไซยาโนแบคทีเรียกระจายอยู่ในสภาพแวดล้อมทางบกและทางน้ำที่หลากหลายเช่นหินเปลือยหินเปียกชั่วคราวในทะเลทรายน้ำจืดมหาสมุทรดินชื้นและแม้แต่หินแอนตาร์กติก
พวกมันสามารถรวมตัวกันเป็นส่วนหนึ่งของแพลงก์ตอนในแหล่งน้ำสร้างฟิล์มชีวภาพแสงบนพื้นผิวที่สัมผัสหรือสร้างความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับพืชหรือเชื้อราที่สร้างไลเคน
ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิดมีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศ Microcoleus vaginatus และ M. vaginatus ทำให้ดินมีเสถียรภาพโดยใช้ปลอกโพลีแซ็กคาไรด์ที่จับกับอนุภาคทรายและดูดซับน้ำ
แบคทีเรียในสกุล Prochlorococcus ผลิตการสังเคราะห์แสงได้มากกว่าครึ่งหนึ่งของมหาสมุทรเปิดซึ่งมีส่วนสำคัญต่อวัฏจักรออกซิเจนของโลก
ไซยาโนแบคทีเรียหลายชนิดเช่น Aphanizomenon flos-aquae และ Arthrospira platensis (Spirulina) ถูกเก็บเกี่ยวหรือเพาะปลูกเป็นแหล่งอาหารอาหารสัตว์ปุ๋ยและผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพ
สัณฐานวิทยา
เซลล์ไซยาโนแบคทีเรียมีผนังเซลล์แกรมลบที่แตกต่างกันอย่างมากโดยมีเมมเบรนพลาสม่าและเมมเบรนด้านนอกคั่นด้วยช่องว่างปริ
นอกจากนี้พวกมันยังมีระบบภายในของเยื่อไธลาคอยด์ซึ่งมีโซ่การถ่ายเทอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสงและการหายใจอยู่ ระบบเมมเบรนที่แตกต่างกันเหล่านี้ทำให้แบคทีเรียเหล่านี้มีความซับซ้อนเฉพาะตัว
พวกเขาไม่มีแฟลกเจลลา บางชนิดมีเส้นใยที่เคลื่อนไหวได้เรียกว่าฮอโมโกเนียซึ่งทำให้พวกมันเลื้อยไปบนพื้นผิวได้
รูปแบบเส้นใยหลายเซลล์เช่นสกุล Oscillatoria สามารถสร้างการเคลื่อนที่เป็นลูกคลื่นผ่านการสั่นของเส้นใย
สิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ ที่อาศัยอยู่ในคอลัมน์ของถุงน้ำในรูปแบบน้ำซึ่งเกิดจากเปลือกโปรตีนซึ่งทำให้พวกมันลอยตัวได้
Hormogonia ประกอบด้วยเซลล์บาง ๆ ที่มีเซลล์แหลมคมที่ปลาย เซลล์เหล่านี้ได้รับการปลดปล่อยและเคลื่อนย้ายโดยแตกหน่อในที่ที่ห่างไกลจากอาณานิคมหลักซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของอาณานิคมใหม่
เป็นระบบ
การจำแนกไซยาโนแบคทีเรียในระดับอนุกรมวิธานสูงสุดได้รับการถกเถียงกันอย่างมาก แบคทีเรียเหล่านี้เริ่มแรกถูกจัดให้เป็นสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (Cyanophyta) ตามรหัสทางพฤกษศาสตร์ การศึกษาเบื้องต้นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับลักษณะทางสัณฐานวิทยาและสรีรวิทยา
ต่อมาในปี 1960 เมื่อมีการกำหนดลักษณะโปรคาริโอตของจุลินทรีย์เหล่านี้ไซยาโนแบคทีเรียได้รับการจัดประเภทใหม่ภายใต้รหัสแบคทีเรีย
ในปีพ. ศ. 2522 มีการเสนอ 5 ส่วนที่สอดคล้องกับ 5 คำสั่ง: ส่วน I = Chroococcales ส่วน II = Pleurocapsales ส่วน III = Oscillatoriales ส่วน IV = Nostocales และส่วน V = Stigonematales
ระบบอนุกรมวิธานของไซยาโนแบคทีเรียมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและวิธีการทางโมเลกุลและทางพันธุกรรม
อนุกรมวิธานของไซยาโนแบคทีเรียได้รับการทบทวนอย่างต่อเนื่องเกือบในช่วง 50 ปีที่ผ่านมาซึ่งมีการสร้างข้อเสนอที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง การถกเถียงเรื่องการจำแนกไซยาโนแบคทีเรียยังคงดำเนินต่อไป
ข้อเสนอล่าสุดสำหรับต้นไม้วิวัฒนาการสำหรับไฟลัมนี้เสนอให้ใช้คำสั่ง: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales และ Nostocales คำสั่งเหล่านี้ประกอบด้วยสกุล monophyletic ซึ่งประกอบด้วยหลายชนิด
ความเป็นพิษ
คาดว่ามีไซยาโนแบคทีเรีย 150 สกุลที่มีประมาณ 2,000 ชนิดโดยประมาณ 46 ชนิดมีสายพันธุ์ที่สร้างสารพิษ
ในระบบนิเวศทางน้ำความอุดมสมบูรณ์ของไซยาโนแบคทีเรียสามารถเข้าถึงระดับที่สูงมากเมื่อสภาพแวดล้อมเหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตซึ่งเอื้อต่อการสะสมของสารทุติยภูมิในไซโทพลาสซึม
เมื่อสภาพแวดล้อมไม่เอื้ออำนวยความเข้มข้นของแร่ธาตุที่เพิ่มขึ้นเช่นฟอสฟอรัสไซยาโนแบคทีเรียจะตายทำให้เกิดการสลายของเซลล์และการปล่อยสารพิษออกสู่สิ่งแวดล้อม
มีการระบุสารพิษสองประเภทหลัก ๆ ได้แก่ hepatotoxins และ neurotoxins Neurotoxins ส่วนใหญ่เกิดจากชนิดและสายพันธุ์ของสกุล: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium และ Cylindrospermopsis
สารพิษต่อเซลล์ประสาทออกฤทธิ์อย่างรวดเร็วทำให้เสียชีวิตจากการหยุดหายใจภายในไม่กี่นาทีหลังจากรับประทานสารพิษที่มีความเข้มข้นสูงเข้าไป แซ็กซิทอกซินเป็นสารพิษต่อระบบประสาทที่ทำให้เป็นอัมพาตซึ่งระบุไว้ในภาคผนวก 1 ของอนุสัญญาอาวุธเคมี
Hepatotoxins ผลิตโดย Genera Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc และ Cylindrospermopsis พวกมันก่อให้เกิดพิษที่พบบ่อยที่สุดที่เกี่ยวข้องกับไซยาโนแบคทีเรีย พวกมันทำงานช้าลงและอาจทำให้เสียชีวิตได้ภายในไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายวันหลังจากได้รับพิษ
อ้างอิง
- Dmitry A. Los. (2017) Cyanobacteria: Omics and Manipulation - หนังสือ. Caister สำนักพิมพ์วิชาการ. มอสโควประเทศรัสเซีย. 256 หน้า
- Komárek, J. , Kaštovský, J. , Mareš, J.Y & JOhansen, JR (2014). การจำแนกอนุกรมวิธานของไซยาโนโปรคาริโอต (สกุลไซยาโนแบคทีเรีย) ปี 2014 โดยใช้วิธีการหลายเฟส เพรสเลีย 86: 295–335
- Gupta, คู่มือ RC ของพิษวิทยาของตัวแทนสงครามเคมี (2552). สำนักพิมพ์วิชาการ. หน้า 1168
- Howard-Azzeh, M. , L. Shamseer, HE Schellhorn และ RS Gupta (2014) การวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการและลายเซ็นของโมเลกุลที่กำหนดกลุ่มโมโนไฟเลติกของไซยาโนแบคทีเรียที่แตกต่างกันและระบุญาติที่ใกล้ชิดที่สุด การวิจัยการสังเคราะห์ด้วยแสง, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001) การตรวจหาไซยาโนแบคทีเรียและสารพิษ วารสารพิษวิทยา, 18: 65-71.
- ผู้ร่วมให้ข้อมูล Wikipedia (2018, 2 ตุลาคม). ไซยาโนแบคทีเรีย ใน Wikipedia สารานุกรมเสรี สืบค้น 10:40, 12 ตุลาคม 2018, จาก en.wikipedia.org