Praegu eksisteerivate organismide hulgas on neid, kelle kuuluvuse üle mis tahes eluslooduse kuningriiki käib pidev vaidlus. Nii on ka olenditega, mida nimetatakse tsüanobakteriteks. Kuigi neil pole isegi õiget nime. Liiga palju sünonüüme:
- sinivetikad;
- tsüanobionts;
- fükokroomi graanulid;
- tsüaniidid;
- limavetikad ja teised.
Nii selgub, et tsüanobakter on täiesti väike, kuid samal ajal nii keeruline ja vastuoluline organism, mis nõuab täpse taksonoomilise kuuluvuse kindlakstegemiseks hoolikat uurimist ja selle struktuuri kaalumist.
Ekssistentsi ja avastamise ajalugu
Fossiilsete jäänuste järgi otsustades ulatub sinivetikate olemasolu ajalugu kaugele minevikku, mitu (3,5) miljardit aastat tagasi. Sellised järeldused võimaldasid teha uuringuid paleontoloogidel, kes analüüsisid nende kaugete aegade kivimeid (nende lõike).
Pinnal proovid olidleiti tsüanobaktereid, mille struktuur ei erinenud tänapäevaste vormide omast. See näitab nende olendite suurt kohanemisvõimet erinevate elupaigatingimustega, nende äärmist vastupidavust ja ellujäämist. On ilmne, et miljonite aastate jooksul on planeedi temperatuuris ja gaasi koostises toimunud palju muutusi. Kuid miski ei mõjutanud tsüaani elujõulisust.
Kaasajal on tsüanobakterid üherakuline organism, mis avastati samaaegselt teiste bakterirakkude vormidega. See tähendab, Antonio Van Leeuwenhoek, Louis Pasteur ja teised XVIII-XIX sajandi teadlased.
Põhjalikum alt uuriti neid hiljem, elektronmikroskoopia arenedes ning uurimismeetodite ja -meetodite kaasajastamisel. On tuvastatud tsüanobakterite omadused. Lahtri struktuur sisaldab mitmeid uusi struktuure, mida teistes olendites ei leidu.
Klassifikatsioon
Nende taksonoomilise kuuluvuse kindlaksmääramise küsimus jääb lahtiseks. Siiani on teada ainult üks asi: tsüanobakterid on prokarüootid. Seda kinnitavad sellised funktsioonid nagu:
- tuuma, mitokondrite, kloroplastide puudumine;
- mureiini olemasolu rakuseinas;
- S-ribosoomi molekulid rakus.
Sellegipoolest on tsüanobakterid prokarüootid, millel on umbes 1500 tuhat sorti. Kõik need klassifitseeriti ja kombineeriti 5 suureks morfoloogiliseks rühmaks.
- krookokk. Piisav alt suur rühm, mis ühendab üksiku võikoloniaalvormid. Organismide kõrgeid kontsentratsioone hoiab koos ühine lima, mida eritab iga inimese rakusein. Kuju poolest kuuluvad sellesse rühma vardakujulised ja sfäärilised struktuurid.
- Pleurocapsal. Eelmistele vormidele väga sarnane tunnus ilmneb aga beotsüütide moodustumise näol (sellest nähtusest lähem alt hiljem). Siin sisalduvad tsüanobakterid kuuluvad kolme põhiklassi: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
- Oksillaatorid. Selle rühma peamine omadus on see, et kõik rakud on ühendatud ühiseks lima struktuuriks, mida nimetatakse trihhoomideks. Jagamine toimub ilma sellest lõimest kaugemale jõudmata, seespool. Ostsillaatorid hõlmavad eranditult vegetatiivseid rakke, mis jagunevad aseksuaalselt pooleks.
- Nostock. Huvitav nende krüofiilsuse poolest. Võimeline elama avatud jäistes kõrbetes, moodustades neile värvilisi rüüste. Niinimetatud "õitsevate jääkõrbete" fenomen. Nende organismide vormid on ka niitjad trikhoomide kujul, kuid seksuaalne paljunemine toimub spetsiaalsete rakkude - heterotsüstide - abil. Siia võib omistada järgmised esindajad: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- Stigonem. Väga sarnane eelmisele rühmale. Peamine erinevus paljunemismeetodis on see, et nad on võimelised samas rakus mitmekordselt jagunema. Selle ühenduse populaarseim esindaja on Fisherells.
Seega klassifitseeritakse tsüaniid morfoloogilise kriteeriumi järgi, kuna ülejäänu osas on palju küsimusi ja segadust. Botaanikud ja mikrobioloogid ühisele nimetajale aast altsüanobakterite süstemaatika ei saa veel tulla.
Elupaigad
Eriliste kohanemiste (heterotsüstid, beotsüüdid, ebatavalised tülakoidid, gaasivakuoolid, molekulaarse lämmastiku fikseerimise võime ja teised) olemasolu tõttu asusid need organismid kõikjale. Nad suudavad ellu jääda ka kõige ekstreemsemates tingimustes, milles ükski elusorganism ei saa üldse eksisteerida. Näiteks kuumad termofiilsed allikad, anaeroobsed tingimused vesiniksulfiidi atmosfääriga, happeline keskkond, mille pH on alla 4.
Tsüanobakterid on organism, mis elab vaikselt mereliival ja kivistel äärtel, jääplokkidel ja kuumadel kõrbetel. Tsüaniidide olemasolu saate ära tunda ja määrata nende kolooniate moodustunud iseloomuliku värvilise naastu järgi. Värvus võib varieeruda sinakasmustast roosa ja lillani.
Neid nimetatakse sinakasrohelisteks, kuna need moodustavad tavalise mage- või soolase vee pinnale sageli sinakasrohelise limakihi. Seda nähtust nimetatakse "vee õitsemiseks". Seda võib näha peaaegu igal järvel, mis hakkab kinni kasvama ja soostuma.
Rakkude struktuuri omadused
Tsüanobakteritel on prokarüootsete organismide jaoks tavaline struktuur, kuid neil on mõned omadused.
Lahtri struktuuri üldplaan on järgmine:
- polüsahhariididest ja mureiinist valmistatud rakusein;
- plasmamembraani bilipiidstruktuur;
- tsütoplasma vab alt jaotatud geneetilise materjaliga molekuli kujulDNA;
- tillakoidid, mis täidavad fotosünteesi funktsiooni ja sisaldavad pigmente (klorofülle, ksantofülle, karotenoide).
Lahtri eriosi arutatakse edasi.
Spetsialiseeritud struktuuride tüübid
Esiteks on need heterotsüstid. Need struktuurid ei ole osad, vaid rakud ise osana trihhoomist (tavaline koloniaalne niit, mida ühendab lima). Need erinevad mikroskoobiga vaadates oma koostiselt, kuna nende põhiülesanne on ensüümi tootmine, mis võimaldab molekulaarset lämmastikku õhust fikseerida. Seetõttu pole heterotsüstides pigmente praktiliselt, kuid lämmastikku on palju.
Teiseks on need hormogooniad – trihhoomidest välja rebitud piirkonnad. Kasvukohaks.
Beotsüüdid on teatud tüüpi tütarrakud, mis on massiliselt saadud ühest ema rakust. Mõnikord ulatub nende arv ühel jaotusperioodil tuhandeni. Dermocaps ja teised Pleurocapsodiaceae on selliseks omaduseks võimelised.
Akinetid on spetsiaalsed rakud, mis on puhkeolekus ja kuuluvad trihhoomidesse. Erineb massiivsema, polüsahhariididerikka rakuseina poolest. Nende roll on sarnane heterotsüstidele.
Gaasivakuoolid – need on kõigil sinivetikatel. Raku struktuur viitab esialgu nende olemasolule. Nende ülesanne on osaleda vee õitsemise protsessides. Selliste struktuuride teine nimi on karboksüsoomid.
Rakkude lisamine. Neid leidub kindlasti taimede, loomade ja bakterite rakkudes. Kuid sinivetikates on need kandmised mõnevõrra erinevad. Nende hulka kuuluvad:
- glükogeen;
- polüfosfaadi graanulid;
- tsüanofütsiin on spetsiaalne aine, mis koosneb aspartaadist, arginiinist. Kasutab lämmastiku kogunemist, kuna need osad on heterotsüstides.
Süanobakteril see on. Peamised osad ning spetsiaalsed rakud ja organellid võimaldavad tsüaniididel läbi viia fotosünteesi, kuid kuuluvad samal ajal bakterite hulka.
Reproduktsioon
See protsess ei ole eriti keeruline, kuna see on sama, mis tavaliste bakterite puhul. Tsüanobakterid võivad jaguneda vegetatiivselt, trihhoomi osadena, normaalse raku kaheks osaks või sooritada seksuaalset protsessi.
Sageli osalevad nendes protsessides heterotsüstide, akineetide ja beotsüütide spetsialiseerunud rakud.
Transpordimeetodid
Süanobakterirakk on väljast kaetud rakuseinaga ja mõnikord ka spetsiaalse polüsahhariidi kihiga, mis võib selle ümber moodustada limakapsli. Tänu sellele funktsioonile toimub tsüaani liikumine.
Ei ole lippe ega erilisi väljakasvu. Liikumist saab läbi viia ainult kõval pinnal lima abil, lühikeste kokkutõmmetega. Mõnel Ostsillaatoriumil on väga ebatavaline liikumisviis – nad pöörlevad ümber oma telje ja panevad samal ajal kogu trihhoomi pöörlema. Pind liigub nii.
Lämmastiku sidumisvõime
Sellel funktsioonil on peaaegu kõik tsüanobakterid. See on võimalik tänu ensüümi nitrogenaasi olemasolule, mis on võimeline fikseerima molekulaarset lämmastikku jamuuta see seeditavaks ühenditeks. See juhtub heterotsüstide struktuurides. Seetõttu ei suuda need liigid, kellel neid pole, õhust lämmastikku siduda.
Üldiselt muudab see protsess tsüanobakterid taimede jaoks väga olulisteks olenditeks. Pinnasesse settides aitavad tsüaanid taimestiku esindajatel omastada seotud lämmastikku ja elada normaalset elu.
Anaeroobsed liigid
Mõned sinivetikate vormid (näiteks Oscillatoria) on võimelised elama täiesti anaeroobsetes tingimustes ja vesiniksulfiidi atmosfääris. Sel juhul töödeldakse ühend keha sees ja selle tulemusena moodustub molekulaarne väävel, mis eraldub keskkonda.
