Сред организмите, които съществуват сега, има такива, за чиято принадлежност към което и да е царство на дивата природа има постоянни спорове. Така е и със същества, наречени цианобактерии. Въпреки че дори нямат собствено име. Твърде много синоними:
- синьо-зелени водорасли;
- цианобионти;
- фикохромни пелети;
- цианиди;
- слуз водорасли и други.
Така се оказва, че цианобактерията е напълно малък, но в същото време толкова сложен и противоречив организъм, който изисква внимателно проучване и разглеждане на неговата структура, за да се определи точната таксономична принадлежност.
История на съществуване и откриване
Съдейки по фосилните останки, историята на съществуването на синьо-зелените водорасли се връща далеч в миналото, преди няколко (3,5) милиарда години. Такива заключения направиха възможно да се направят изследвания от палеонтолози, които анализираха скалите (техните разрези) от онези далечни времена.
На повърхността на пробите бяхаса открити цианобактерии, чиято структура не се различава от тази на съвременните форми. Това показва висока степен на адаптивност на тези същества към различни условия на местообитание, към тяхната изключителна издръжливост и оцеляване. Очевидно е, че в продължение на милиони години е имало много промени в температурата и газовия състав на планетата. Нищо обаче не повлия на жизнеспособността на циана.
В съвременните времена цианобактериите са едноклетъчен организъм, който е открит едновременно с други форми на бактериални клетки. Тоест Антонио Ван Льовенхук, Луи Пастьор и други изследователи през XVIII-XIX век.
Те бяха по-задълбочено проучени по-късно, с развитието на електронната микроскопия и модернизираните методи и методи на изследване. Идентифицирани са характеристики, които притежават цианобактериите. Структурата на клетката включва редица нови структури, които не се срещат в други същества.
Класификация
Въпросът за определяне на тяхната таксономична принадлежност остава отворен. Засега се знае само едно: цианобактериите са прокариоти. Това се потвърждава от функции като:
- липса на ядро, митохондрии, хлоропласти;
- наличие на муреин в клетъчната стена;
- S-рибозомни молекули в клетката.
Въпреки това, цианобактериите са прокариоти с около 1500 хиляди разновидности. Всички те бяха класифицирани и комбинирани в 5 големи морфологични групи.
- Хроококова. Достатъчно голяма група, обединяваща единични иликолониални форми. Високите концентрации на организми се държат заедно от общата слуз, секретирана от клетъчната стена на всеки индивид. По отношение на формата, тази група включва пръчковидни и сферични структури.
- Pleurocapsal. Много подобно на предишните форми обаче се появява особеност под формата на образуване на беоцити (повече за това явление по-късно). Включените тук цианобактерии принадлежат към три основни класа: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
- Оксилатори. Основната характеристика на тази група е, че всички клетки са комбинирани в обща слузна структура, наречена трихоми. Разделянето става без да се излиза отвъд тази нишка, вътре. Осцилаториите включват изключително вегетативни клетки, които се делят асексуално наполовина.
- Nostock. Интересни с тяхната криофилност. Способен да живее в открити ледени пустини, образувайки цветни набези върху тях. Така нареченият феномен на "цъфтящи ледени пустини". Формите на тези организми също са нишковидни под формата на трихоми, но сексуално размножаване с помощта на специализирани клетки - хетероцисти. Тук могат да бъдат приписани следните представители: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- Стигонем. Много прилича на предишната група. Основната разлика в метода на размножаване е, че те могат да се делят многократно в рамките на една и съща клетка. Най-популярният представител на тази асоциация е Fisherells.
По този начин цианидът се класифицира според морфологичния критерий, тъй като за останалото има много въпроси и объркване. Ботаници и микробиолози към общ знаменател всистематиката на цианобактериите все още не може да дойде.
Местообитания
Поради наличието на специални адаптации (хетероцисти, беоцити, необичайни тилакоиди, газови вакуоли, способност за фиксиране на молекулен азот и други), тези организми се заселват навсякъде. Те са в състояние да оцелеят дори в най-екстремните условия, при които изобщо не може да съществува жив организъм. Например, горещи термофилни извори, анаеробни условия с атмосфера на сероводород, кисела среда с pH по-малко от 4.
Цианобактерията е организъм, който тихо оцелява върху морски пясък и скалисти первази, ледени блокове и горещи пустини. Можете да разпознаете и определите наличието на цианиди по характерната цветна плака, която образуват техните колонии. Цветът може да варира от синьо-черен до розов и лилав.
Наричат се синьо-зелени, защото често образуват синьо-зелен лигав филм върху повърхността на обикновена прясна или солена вода. Това явление се нарича "цъфтеж на водата". Може да се види на почти всяко езеро, което започва да обрасва и блато.
Характеристики на клетъчната структура
Цианобактериите имат обичайната структура за прокариотните организми, но има някои характеристики.
Общият план на клетъчната структура е както следва:
- клетъчна стена, изработена от полизахариди и муреин;
- билипидна структура на плазмената мембрана;
- цитоплазма със свободно разпределен генетичен материал под формата на молекулаДНК;
- тилакоиди, които изпълняват функцията на фотосинтеза и съдържат пигменти (хлорофили, ксантофили, каротеноиди).
Специални части на клетката ще бъдат обсъдени допълнително.
Видове специализирани структури
На първо място, това са хетероцисти. Тези структури не са части, а самите клетки като част от трихом (обща колониална нишка, обединена от слуз). Те се различават при гледане под микроскоп по състава си, тъй като основната им функция е производството на ензим, който позволява фиксирането на молекулния азот от въздуха. Следователно в хетероцистите практически няма пигменти, но има много азот.
На второ място, това са хормогонии - области, изтръгнали от трихомите. Служи като място за размножаване.
Беоцитите са вид дъщерни клетки, масово надарени от една майчина. Понякога броят им достига хиляда за един период на деление. Dermocaps и други Pleurocapsodiaceae са способни на такава функция.
Akinets са специални клетки, които са в покой и са включени в трихомите. Различават се с по-масивна клетъчна стена, богата на полизахариди. Тяхната роля е подобна на хетероцистите.
Газови вакуоли - всички цианобактерии ги имат. Структурата на клетката първоначално предполага тяхното присъствие. Тяхната роля е да участват в процесите на цъфтеж на водата. Друго име за такива структури е карбоксизоми.
Включване на клетки. Те със сигурност съществуват в растителни, животински и бактериални клетки. При синьо-зелените водорасли обаче тези включвания са малко по-различни. Те включват:
- гликоген;
- полифосфатни гранули;
- цианофицинът е специално вещество, състоящо се от аспартат, аргинин. Служи за натрупване на азот, тъй като тези включвания са в хетероцисти.
Това има цианобактерията. Основните части и специализирани клетки и органели са това, което позволява на цианидите да извършват фотосинтеза, но в същото време принадлежат на бактерии.
Възпроизвеждане
Този процес не е особено труден, тъй като е същият като този на обикновените бактерии. Цианобактериите могат да се делят вегетативно, части от трихоми, нормална клетка на две или да извършват сексуален процес.
Често специализирани клетки от хетероцисти, акинети, беоцити участват в тези процеси.
Методи на транспорт
Клетката на цианобактерията е покрита отвън с клетъчна стена, а понякога и със слой от специален полизахарид, който може да образува слузеста капсула около нея. Благодарение на тази функция се осъществява движението на циан.
Няма флагели или специални израстъци. Движението може да се извършва само върху твърда повърхност с помощта на слуз, с кратки контракции. Някои осцилатории имат много необичаен начин на движение - те се въртят около оста си и в същото време карат целия трихом да се върти. Ето как се движи повърхността.
Капацитет за фиксиране на азот
Тази функция има почти всяка цианобактерия. Това е възможно благодарение на наличието на ензима нитрогеназа, който е в състояние да фиксира молекулния азот ипревръщат го в смилаема форма на съединения. Това се случва в структурите на хетероцистите. Следователно тези видове, които ги нямат, не могат да фиксират азота от въздуха.
По принцип този процес прави цианобактериите много важни същества за живота на растенията. Установявайки се в почвата, цианите помагат на представителите на флората да усвоят свързания азот и да водят нормален живот.
Анаеробни видове
Някои форми на синьо-зелени водорасли (например Oscillatoria) могат да живеят в напълно анаеробни условия и атмосфера на сероводород. В този случай съединението се преработва вътре в тялото и в резултат се образува молекулярна сяра, която се отделя в околната среда.
