Цианобактерии

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Цианобактерии
Anabaena spiroides
Anabaena spiroides
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Отдел:
Цианобактерии
Международное научное название
Cyanobacteria
Cavalier-Smith
, 2002
Синонимы
  • Cyanophyta
Дочерние таксоны
См. текст

Цианобакте́рии[1], или сине-зелёные во́доросли[2][1], или циане́и[2][1] (лат. Cyanobacteria, от греч. κυανός — сине-зелёный) — отдел[3] крупных грамотрицательных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.

Эволюционное и систематическое положение

Цианобактерии наиболее близки к древнейшим микроорганизмам, постройки которых (

оксигенному фотосинтезу
. Цианобактерии относятся к наиболее сложно организованным и морфологически дифференцированным прокариотам.

Один из видов древних цианобактерий, вступив в эндосимбиоз с предком архепластид, дал начало их хлоропластам (по молекулярным данным, хлоропласты в этой группе приобретались лишь однажды, а ближайший современный родственник их предка — цианобактерия Gloeomargarita lithophora[англ.])[комм. 1]. Кроме этого, известен ещё только один случай первичного[комм. 2] появления пластид — у амёб рода Paulinella[англ.] (вступивших в симбиоз с другой цианобактерией и значительно позже)[4].

Цианобактерии являются объектом исследования как

филогенетическое
сходство цианобактерий с остальными бактериями в настоящее время подтверждено солидным корпусом доказательств.

Жизненные формы и экология

Синезелёные водоросли, высохшие на берегу Киевского водохранилища

В морфологическом отношении цианопрокариоты — разнообразная и полиморфная группа. Общие черты их морфологии заключаются только в отсутствии жгутиков и наличии клеточной стенки (

дифференцировке — формированию специализированных клеток: гетероцист и гормогониев. Гетероцисты выполняют функцию азотфиксации
, в то время как другие клетки осуществляют фотосинтез.

Морские и пресноводные, почвенные виды, участники

Anabaena). Главные участники цветения воды, которое вызывает массовые заморы рыбы и отравления животных и людей. Уникальное экологическое положение обусловлено наличием двух трудносочетаемых способностей: к фотосинтетической продукции кислорода и фиксации атмосферного азота
(у 2/3 изученных видов).

бинарное в одной или нескольких плоскостях, множественное деление. Жизненный цикл
у одноклеточных форм при оптимальных условиях роста — 6—12 часов.

Биохимия и физиология

Цианобактерии обладают полноценным

ферредоксин, донором электронов — вода, расщепляемая в системе окисления воды, аналогичной таковой высших растений. Светособирающие комплексы представлены особыми пигментами — фикобилинами, собранными (как и у красных водорослей) в фикобилисомы. При отключении ФСII способны к использованию других, нежели вода, экзогенных доноров электронов: восстановленных соединений серы, органических соединений в рамках циклического переноса электронов
с участием ФСI. Однако эффективность такого пути фотосинтеза невелика, и он используется преимущественно для переживания неблагоприятных условий.

Цианобактерии отличает чрезвычайно развитая система внутриклеточных выпячиваний

цитоплазматической мембраны (ЦПМ) — тилакоидов; высказаны предположения о возможном существовании у них системы тилакоидов, не связанных с ЦПМ, что до сих пор считалось невозможным у прокариот. Накопленная в результате фотосинтеза энергия используется в темновых процессах фотосинтеза для производства органических веществ из атмосферного CO2
.

Большинство цианобактерий — облигатные

окислительном пентозофосфатном цикле и в процессе гликолиза
(достаточность одного гликолиза для поддержания жизнедеятельности подвергается сомнению).

гетероцистах, отличающихся толстыми покровами, которые препятствуют проникновению кислорода. При недостатке связанного азота в питательной среде в колонии насчитывается 5—15 % гетероцист. ФСII в гетероцистах редуцирована. Гетероцисты получают органические вещества от фотосинтезирующих членов колонии. Накопленный связанный азот накапливается в гранулах цианофицина или экспортируется в виде глутаминовой кислоты
.

Значение

Цианобактерии, по общепринятой версии, явились «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на Земле, что привело к «кислородной катастрофе» — глобальному изменению состава атмосферы Земли, произошедшему в самом начале протерозоя (около 2,4 млрд лет назад), которое привело к последующей перестройке биосферы и глобальному гуронскому оледенению.

В настоящее время, являясь значительной составляющей океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят значительную часть кислорода (вклад точно не определён: наиболее вероятные оценки колеблются от 20 % до 40 %).

Однако многие цианобактерии являются токсичными для

анилинового[5]
.

Наиболее многочисленными оксигенными фототрофными организмами в океане являются представители родов Prochlorococcus и Synechococcus[6].

Цианобактерия Synechocystis стала первым фотосинтезирующим организмом, чей геном был полностью расшифрован.

В настоящее время цианобактерии служат важнейшими

носток
из-за недостатка других видов продовольствия используют в пищу: их высушивают, а затем готовят муку. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения.

Классификация

Исторически существовало несколько систем классификации высших уровней цианобактерий.

В соответствии с «

Справочником Берджи по бактериологической систематике
», цианобактерии распределены по морфологии на 5 порядков. Хроококковые (Chroococcales) и плеврокапсовые (Pleurocapsales) объединяют одиночные или колониальные сравнительно простые формы, в порядки осциллаториевые (Oscillatoriales), ностоковые (Nostocales), стигонемовые (Stigonematales) входят нитчатые формы. Порядок Oscillatoriales включает в себя нитчатые безгетероцистные виды. Нитчатые формы, имеющие гетероцисты, делятся на виды с настоящим ветвлением Stigonematales, неветвящиеся и виды с ложным ветвлением Nostocales. «Высокоорганизованные» порядки содержат нитчатые формы, разница между ними — в наличии или отсутствии истинного ветвления и в наличии или отсутствии дифференцированных клеток (гетероцист и гормогониев). Внесистематической группой цианобактерий считаются «прохлорофиты» — цианобактерии, содержащие помимо хлорофилла a какой-либо другой хлорофилл (b, с или d). Некоторые из них не имеют фикобилипротеинов (хотя это — один из основных признаков цианобактерий). Родство установлено по гомологии 16S rDNA и генов фотосинтетического аппарата (psbA, psbB).

По данным сайта AlgaeBase, на январь 2018 года отдел делят на следующие таксоны рангом по порядок включительно[7]:

По данным сайта

NCBI, на январь 2018 года в отдел включают следующие порядки[8]
:

Ранее выделявшийся порядок

Prochlorales понижен в ранге до семейства Prochloraceae
порядка Synechococcales, а порядок Стигонемовые (Stigonematales) синонимизирован с ностоковыми.

См. также

Примечания

Комментарии
  1. ↑ Время разделения эволюционных линий Gloeomargarita и предка хлоропластов оценивают в 2,1 млрд лет назад, а время существования последнего общего предка архепластид — в 1,9 млрд лет назад[4].
  2. ↑ То есть в результате симбиоза непосредственно с цианобактерией, а не с уже содержащей пластиду эукариотической клеткой.
Источники
  1. ↑
    Сов. энциклопедия
    , 1986. — С. 576. — 831 с. — 100 000 экз.
  2. ↑ 1 2 Синезелёные водоросли / Ю. Е. Петров // Сафлор — Соан. — М. : Советская энциклопедия, 1976. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 23).
  3. МКН
    , поэтому высший ранг группы — отдел, а не тип, как у остальных бактерий.
  4. ↑
    doi:10.1073/pnas.1620089114. — PMID 28808007. Архивировано
    23 января 2022 года.
  5. ↑ Анна Семёнова, канд. биол. наук. «Инопланетянин» с болота Целау // Наука и жизнь. — 2022. — № 10. — С. 3,4.
  6. doi:10.3389/fmicb.2012.00285
    .
  7. ↑ Taxonomy Browser : Class: Cyanophyceae : [англ.] // AlgaeBase. (Дата обращения: 12 февраля 2018).
  8. NCBI
    .     (Дата обращения: 12 февраля 2018).

Литература

  • Гусев М. В., Никитина А. А. Цианобактерии: (Физиология и метаболизм). — М.: Наука, 1979. — 228 с. — 950 экз.
  • Судьина Е. Г., Шнюкова Е. И., Костлан Н. В. и др. Биохимия сине-зеленых водорослей / Отв. ред. К. М. Сытник. — Киев: Наукова думка, 1978. — 264 с. — 1000 экз.

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Цианобактерии&oldid=137554511