的蓝藻,原名蓝绿藻,是由能够利用太阳光作为能源和水作为唯一的原核生物形成细菌的门一个电子在光合作用源(氧光合作用)。
像高等植物一样,它们含有使它们能够进行氧化光合作用的色素。这个门包括150属中的大约2000种,具有各种各样的形状和大小。
Oscillatoria sp。来自Wikimedia Commons的Wiedehopf20
蓝细菌是非常古老的生物。与现代蓝细菌极为相似的微化石已发现于可追溯至21亿年的沉积物中。在2.7和25亿年的海洋沉积物中还发现了蓝细菌的特征性生物标志物分子。
由于蓝细菌具有产生和释放作为光合作用副产物的氧的能力,据信其在地球上的出现允许大气的改变,从而引起大量的氧合作用。
氧气的增加可能导致大约2.4到21亿年前的大气甲烷浓度下降,导致许多厌氧细菌灭绝。
某些蓝细菌菌株可在水生环境中产生强效毒素。这些毒素是次生代谢产物,当环境条件极端时,在富营养化环境中,具有高浓度的矿物质营养素(例如磷)和特定的pH和温度条件,会释放到环境中。
特点
蓝细菌是革兰氏阴性染色细菌,可以单细胞或以细丝,薄片或空心球的形式形成菌落。
在这种多样性中,可以观察到不同类型的细胞:
- 营养细胞是在有利的环境条件下形成的,其中发生了光合作用。
- 裸子藻,内生孢子在恶劣的环境条件下产生。
- 异质细胞是厚壁细胞,含有固氮酶,该酶在厌氧环境中参与固氮。
蓝细菌是最简单的生物,其表现出昼夜节律的周期,生物学变量在规律的时间间隔内振荡,并伴随着白天的周期性环境变化。蓝细菌中的生物钟从KaiC磷酸化周期开始工作。
蓝细菌分布在各种各样的陆地和水生环境中:裸露的岩石,沙漠中暂时湿润的岩石,淡水,海洋,潮湿的土壤,甚至南极岩石。
它们可以在水体中形成浮游生物的一部分,在裸露的表面上形成光养生物膜,或者与植物或形成地衣的真菌建立共生关系。
一些蓝细菌在生态系统中起着重要作用。阴道小球菌和阴道分枝杆菌使用结合到沙粒并吸收水的多糖鞘稳定土壤。
绿球菌属的细菌产生了一半以上的开放海洋光合作用,为全球氧气循环做出了重要贡献。
蓝藻的几种物种,如食用菌,动物饲料,化肥和保健品,都被收获或耕作,例如浮萍水仙和螺旋藻(Spirulina)。
形态学
蓝细菌细胞具有高度分化的革兰氏阴性细胞壁,其质膜和外膜被周质空间隔开。
此外,它们具有类囊体膜的内部系统,其中存在参与光合作用和呼吸作用的电子转移链。这些不同的膜系统使这些细菌具有独特的复杂性。
他们没有鞭毛。一些物种的细丝运动称为hormogonia,可以使它们在表面滑行。
多细胞丝状形式,例如颤藻属(Oscillatoria genus),能够通过丝的振荡产生起伏运动。
生活在水柱中的其他物种形成由蛋白质鞘形成的气体囊泡,使它们具有浮力。
激素性激素是由细细胞组成,末端带有尖锐的细胞。这些细胞被释放并动员,在远离主要菌落的地方发芽,在那里开始新的菌落。
系统的
在最高的分类学水平上对蓝细菌的分类引起了激烈的争论。根据植物代码,这些细菌最初被分类为蓝藻(Cyanophyta)。这些初步研究基于形态和生理特征。
后来,在1960年代,当这些微生物的原核生物特征被确立时,蓝细菌被重新分类为细菌学密码。
在1979年,提出了5个部分,分别对应5个等级:第一部分=球菌,第二部分=胸膜囊膜,第三部分=耳蜗,第四部分=鼻腔菌,第五部分=虎耳草目。
随着电子显微镜以及分子和遗传方法的引入,蓝细菌的分类系统发生了根本性的变化。
在过去的50年中,对蓝细菌的分类几乎进行了连续审查,其中产生了根本不同的建议。关于蓝细菌分类的争论仍在继续。
有关该门的系统树的最新建议,建议使用以下命令:球细菌,突触球菌,颤动菌,色球菌,胸膜囊膜炎,螺旋藻,风杆菌/嗜盐菌,色球菌和结球菌。这些顺序由单种属组成,由许多物种组成。
毒性
据估计,蓝细菌共有150属,包含大约2000种,其中大约46种具有一些产毒菌株。
在水生生态系统中,当环境条件适合其生长时,蓝细菌的丰度可以达到很高的水平,这有利于次级代谢产物在细胞质中的积累。
当环境条件变得不利时,矿物质营养素(例如磷)的浓度增加,蓝细菌死亡,从而导致细胞溶解并向环境中释放毒素。
已经鉴定出两种主要类型的毒素:肝毒素和神经毒素。神经毒素主要由以下属的物种和菌株产生:鱼腥藻,Aphanizomenon,Oscillatoria,Trichodesmium和Cylindrospermopsis。
神经毒素作用迅速,在摄入高浓度毒素后几分钟内会因呼吸暂停而死亡。毒素是一种麻痹性神经毒素,在《化学武器公约》附件1中列出。
肝毒素是由微囊藻,鱼腥藻,结节藻,颤藻属,发霉菌和圆柱精子属产生的。它们引起与蓝细菌有关的最常见中毒类型。它们的工作速度较慢,中毒后数小时或数天可能会导致死亡。
参考文献
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