Wśród organizmów, które teraz istnieją, są takie, o których przynależność do dowolnego królestwa dzikiej przyrody toczą się ciągłe spory. Tak samo jest ze stworzeniami zwanymi sinicami. Chociaż nie mają nawet właściwej nazwy. Za dużo synonimów:
- niebiesko-zielone algi;
- cyjanobionty;
- granulki fikochromu;
- cyjanki;
- glony śluzowe i inne.
Okazuje się więc, że cyjanobakteria jest zupełnie małym, ale jednocześnie tak złożonym i kontrowersyjnym organizmem, który wymaga dokładnego zbadania i rozważenia jego struktury w celu określenia dokładnej przynależności taksonomicznej.
Historia istnienia i odkrycia
Sądząc po szczątkach kopalnych, historia istnienia sinic sięga daleko w przeszłość, kilka (3,5) miliardów lat temu. Takie wnioski umożliwiły przeprowadzenie badań przez paleontologów, którzy analizowali skały (ich przekroje) z tamtych odległych czasów.
Na powierzchni próbek byłyznaleziono sinice, których struktura nie różniła się od form współczesnych. Wskazuje to na wysoki stopień przystosowania tych stworzeń do różnych warunków siedliskowych, do ich ekstremalnej wytrzymałości i przetrwania. Jest oczywiste, że na przestrzeni milionów lat nastąpiło wiele zmian temperatury i składu gazowego planety. Jednak nic nie wpłynęło na żywotność niebieskozielonego.
W dzisiejszych czasach cyjanobakterie to jednokomórkowy organizm, który odkryto jednocześnie z innymi formami komórek bakteryjnych. Czyli Antonio Van Leeuwenhoek, Louis Pasteur i inni badacze w XVIII-XIX wieku.
Zostały one dokładniej zbadane później, wraz z rozwojem mikroskopii elektronowej oraz zmodernizowanymi metodami i metodami badań. Zidentyfikowano cechy, które posiadają cyjanobakterie. Struktura komórki zawiera szereg nowych struktur, których nie można znaleźć u innych stworzeń.
Klasyfikacja
Kwestia ustalenia ich przynależności taksonomicznej pozostaje otwarta. Jak dotąd wiadomo tylko jedno: sinice to prokariota. Potwierdzają to takie funkcje, jak:
- brak jądra, mitochondriów, chloroplastów;
- obecność mureiny w ścianie komórkowej;
- Cząsteczki S-rybosomów w komórce.
Mimo to cyjanobakterie to prokariota z około 1500 tysiącami odmian. Wszystkie zostały sklasyfikowane i połączone w 5 dużych grup morfologicznych.
- Chrookok. Wystarczająco duża grupa, łącząca pojedynczą lubformy kolonialne. Wysokie stężenia organizmów są utrzymywane razem przez wspólny śluz wydzielany przez ścianę komórkową każdego osobnika. Pod względem kształtu ta grupa obejmuje struktury prętowe i kuliste.
- Pleurocapsal. Bardzo podobna do poprzednich form, pojawia się jednak cecha w postaci powstawania beocytów (o tym zjawisku później). Zawarte tu cyjanobakterie należą do trzech głównych klas: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
- Oxillatory. Główną cechą tej grupy jest to, że wszystkie komórki są połączone we wspólną strukturę śluzu zwaną włoskami. Podział następuje bez wychodzenia poza ten wątek, do środka. Oscylatory obejmują wyłącznie komórki wegetatywne, które dzielą się na pół bezpłciowo.
- Nostock. Ciekawe ze względu na ich kriofilowość. Potrafi żyć na otwartych lodowych pustyniach, tworząc na nich kolorowe naloty. Tak zwane zjawisko „rozkwitających pustyń lodowych”. Formy tych organizmów są również nitkowate w postaci włosków, jednak rozmnażanie płciowe za pomocą wyspecjalizowanych komórek - heterocyst. Można tu przypisać następujących przedstawicieli: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- Stigonem. Bardzo podobny do poprzedniej grupy. Główna różnica w sposobie rozmnażania polega na tym, że są w stanie dzielić się wielokrotnie w obrębie tej samej komórki. Najpopularniejszym przedstawicielem tego stowarzyszenia jest Fisherells.
Tak więc cyjanek jest klasyfikowany według kryterium morfologicznego, ponieważ co do reszty istnieje wiele pytań i nieporozumień. Botanicy i mikrobiolodzy do wspólnego mianownikasystematyka sinic jeszcze nie może nadejść.
Siedliska
Ze względu na obecność specjalnych przystosowań (heterocysty, beocyty, niezwykłe tylakoidy, wakuole gazowe, zdolność wiązania azotu cząsteczkowego i inne), organizmy te osiedlały się wszędzie. Są w stanie przetrwać nawet w najbardziej ekstremalnych warunkach, w których żaden żywy organizm nie może w ogóle istnieć. Na przykład gorące źródła termofilne, warunki beztlenowe z atmosferą siarkowodoru, środowisko kwaśne o pH poniżej 4.
Sinice to organizm, który spokojnie przetrwa na morskim piasku i skalnych półkach, blokach lodu i gorących pustyniach. Możesz rozpoznać i określić obecność cyjanków po charakterystycznej kolorowej blaszce, którą tworzą ich kolonie. Kolor może się różnić od niebiesko-czarnego do różowego i fioletowego.
Nazywa się je niebiesko-zielonymi, ponieważ często tworzą niebiesko-zieloną śluzowatą warstwę na powierzchni zwykłej wody słodkiej lub słonej. Zjawisko to nazywa się „zakwitem wody”. Można go zobaczyć na prawie każdym jeziorze, które zaczyna zarastać i bagnać.
Cechy struktury komórki
Sinice mają strukturę typową dla organizmów prokariotycznych, ale są pewne cechy.
Ogólny plan struktury komórki wygląda następująco:
- ściana komórkowa wykonana z polisacharydów i mureiny;
- bilipidowa struktura błony plazmatycznej;
- cytoplazma z swobodnie rozmieszczonym materiałem genetycznym w postaci cząsteczkiDNA;
- tylakoidy, które pełnią funkcję fotosyntezy i zawierają barwniki (chlorofile, ksantofile, karotenoidy).
Specjalne części komórki zostaną omówione dalej.
Rodzaje wyspecjalizowanych struktur
Przede wszystkim są to heterocysty. Struktury te nie są częściami, ale same komórki jako część trichomu (powszechna nić kolonialna połączona śluzem). Pod mikroskopem różnią się składem, ponieważ ich główną funkcją jest wytwarzanie enzymu, który umożliwia wiązanie azotu cząsteczkowego z powietrza. Dlatego w heterocystach praktycznie nie ma pigmentów, ale jest dużo azotu.
Po drugie, to są hormony - obszary wyrwane z trichomów. Służyć jako tereny lęgowe.
Beocyty są rodzajem komórek potomnych, masowo obdarzonych przez jedną matkę. Czasami ich liczba dochodzi do tysiąca w jednym okresie dywizji. Dermocaps i inne Pleurocapsodiaceae są zdolne do takiej funkcji.
Akinety to specjalne komórki, które są w spoczynku i są zawarte we włoskach. Różnią się bardziej masywną, bogatą w polisacharydy ścianą komórkową. Ich rola jest podobna do heterocyst.
Wakuole gazowe - mają je wszystkie sinice. Struktura komórki początkowo implikuje ich obecność. Ich rolą jest branie udziału w procesach kwitnienia wody. Inną nazwą takich struktur są karboksysomy.
Inkluzje komórkowe. Z pewnością istnieją w komórkach roślinnych, zwierzęcych i bakteryjnych. Jednak w sinicach inkluzje te są nieco inne. Należą do nich:
- glikogen;
- granulki polifosforanowe;
- cyjanoficyna to specjalna substancja składająca się z asparaginianu, argininy. Służy do gromadzenia azotu, ponieważ wtrącenia te znajdują się w heterocystach.
To właśnie ma sinica. Główne części oraz wyspecjalizowane komórki i organelle umożliwiają cyjankom przeprowadzanie fotosyntezy, ale jednocześnie należą do bakterii.
Reprodukcja
Ten proces nie jest szczególnie trudny, ponieważ jest taki sam jak w przypadku zwykłych bakterii. Sinice mogą dzielić się wegetatywnie, części włosków, normalną komórkę na dwie lub wykonywać proces płciowy.
Często wyspecjalizowane komórki heterocyst, akinety i beocytów biorą udział w tych procesach.
Metody transportu
Komórka sinic jest pokryta z zewnątrz ścianą komórkową, a czasami także warstwą specjalnego polisacharydu, który może tworzyć wokół niej otoczkę śluzową. To dzięki tej funkcji realizowany jest ruch cyjanu.
Nie ma wici ani specjalnych odrostów. Ruch można wykonywać tylko na twardej powierzchni za pomocą śluzu, w krótkich skurczach. Niektóre oscylatory mają bardzo nietypowy sposób poruszania się - kręcą się wokół własnej osi i jednocześnie powodują obrót całego włosia. W ten sposób porusza się powierzchnia.
Zdolność wiązania azotu
Ta funkcja ma prawie wszystkie cyjanobakterie. Jest to możliwe dzięki obecności enzymu nitrazy, który jest w stanie wiązać azot cząsteczkowy iprzekształcić go w przyswajalną formę związków. Dzieje się tak w strukturach heterocyst. Dlatego te gatunki, które ich nie mają, nie mogą wiązać azotu z powietrza.
Ogólnie rzecz biorąc, ten proces sprawia, że cyjanobakterie są bardzo ważnymi stworzeniami dla życia roślin. Osadzając się w glebie, cyjany pomagają przedstawicielom flory przyswajać związany azot i prowadzić normalne życie.
Gatunki beztlenowe
Niektóre formy sinic (na przykład Oscillatoria) są w stanie żyć w warunkach całkowicie beztlenowych i atmosferze siarkowodoru. W tym przypadku związek jest przetwarzany wewnątrz organizmu, w wyniku czego powstaje siarka cząsteczkowa, która jest uwalniana do środowiska.
