בין האורגניזמים הקיימים כעת, ישנם כאלו שקיימת מחלוקת מתמדת לגבי השתייכותם לכל ממלכת חיות בר. כך זה עם יצורים הנקראים ציאנובקטריה. למרות שאין להם אפילו שם תקין. יותר מדי מילים נרדפות:
- אצה כחולה-ירוקה;
- cyanobionts;
- כדורי phycochrome;
- ציאנידים;
- אצת ריר ואחרות.
אז מסתבר שציאנובקטריה היא אורגניזם קטן לחלוטין, אך יחד עם זאת, כל כך מורכב ושנוי במחלוקת שדורש מחקר מדוקדק ובחינה של המבנה שלו על מנת לקבוע את השיוך הטקסונומי המדויק.
היסטוריה של קיום וגילוי
אם לשפוט לפי שרידי המאובנים, ההיסטוריה של קיומן של אצות כחולות-ירקות חוזרת הרבה אל העבר, לפני כמה (3.5) מיליארדי שנים. מסקנות כאלה אפשרו לערוך מחקרים של פליאונטולוגים שניתחו את הסלעים (החלקים שלהם) של אותם זמנים רחוקים.
על פני הדגימות היונמצאו ציאנובקטריות שמבנהן לא היה שונה מזה של צורות מודרניות. הדבר מעיד על מידת הסתגלות גבוהה של יצורים אלו לתנאי בית גידול שונים, לסבולת והישרדות הקיצונית שלהם. ברור שלאורך מיליוני שנים חלו שינויים רבים בטמפרטורה ובהרכב הגזים של כדור הארץ. עם זאת, שום דבר לא השפיע על הכדאיות של הציאן.
בעידן המודרני, ציאנובקטריה היא אורגניזם חד-תאי שהתגלה בו-זמנית עם צורות אחרות של תאים חיידקיים. כלומר, אנטוניו ואן לוונהוק, לואי פסטר וחוקרים אחרים במאות ה-18-19.
הם נחקרו בצורה יסודית יותר מאוחר יותר, עם התפתחות מיקרוסקופ אלקטרונים ושיטות ושיטות מחקר מודרניות. זוהו תכונות שיש לציאנובקטריה. מבנה התא כולל מספר מבנים חדשים שלא נמצאו ביצורים אחרים.
Classification
שאלת קביעת ההשתייכות הטקסונומית שלהם נותרה פתוחה. עד כה, רק דבר אחד ידוע: ציאנובקטריה הם פרוקריוטים. זה מאושר על ידי תכונות כגון:
- חוסר גרעין, מיטוכונדריה, כלורופלסטים;
- נוכחות של murein בדופן התא;
- מולקולות S-ריבוזום בתא.
עם זאת, ציאנובקטריה הם פרוקריוטים עם כ-1500 אלף זנים. כולם סווגו ושולבו ל-5 קבוצות מורפולוגיות גדולות.
- Chroococcal. קבוצה גדולה מספיק, מאחדת יחיד אוצורות קולוניאליות. ריכוזים גבוהים של אורגניזמים מוחזקים יחד על ידי הריר המשותף המופרש על ידי דופן התא של כל פרט. מבחינת הצורה, קבוצה זו כוללת מבנים בצורת מוט וכדור.
- Pleurocapsal. עם זאת, בדומה מאוד לצורות הקודמות, מופיעה תכונה בצורת היווצרות בוציטים (עוד על תופעה זו בהמשך). הציאנובקטריות הנכללות כאן משתייכות לשלוש מחלקות עיקריות: Pleurocaps, Dermocaps, Myxosarcins.
- חמצנים. המאפיין העיקרי של קבוצה זו הוא שכל התאים משולבים למבנה ריר משותף הנקרא טריכומות. החלוקה מתרחשת מבלי לחרוג מהחוט הזה, פנימה. אוסצילטוריות כוללות אך ורק תאים וגטטיביים המתחלקים בצורה א-מינית לשניים.
- נוסטוק. מעניין בגלל הקריופיליות שלהם. מסוגל לחיות במדבריות קפואים פתוחים, ליצור עליהם פשיטות צבעוניות. מה שנקרא התופעה של "מדברי קרח פורחים". הצורות של אורגניזמים אלה הן גם חוטיות בצורה של טריכומות, עם זאת, רבייה מינית, בעזרת תאים מיוחדים - הטרוציסטים. ניתן לייחס כאן את הנציגים הבאים: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- סטיגונם. מאוד דומה לקבוצה הקודמת. ההבדל העיקרי בשיטת הרבייה הוא שהם מסוגלים להתחלק כפולות בתוך אותו תא. הנציג הפופולרי ביותר של האגודה הזו הוא ה-Fisherells.
לכן, ציאניד מסווג לפי הקריטריון המורפולוגי, שכן לגבי השאר יש הרבה שאלות ובלבול. בוטנאים ומיקרוביולוגים למכנה משותף בשיטתיות של ציאנובקטריה עדיין לא יכולה להגיע.
Habitats
בשל נוכחותם של התאמות מיוחדות (הטרוציסטים, בוציטים, תילקואידים יוצאי דופן, ואקואולים של גז, היכולת לתקן חנקן מולקולרי ואחרים), האורגניזמים הללו התיישבו בכל מקום. הם מסוגלים לשרוד אפילו בתנאים הקיצוניים ביותר שבהם שום אורגניזם חי אינו יכול להתקיים כלל. לדוגמה, מעיינות תרמופיליים חמים, תנאים אנאירוביים עם אטמוספרה של מימן גופרתי, סביבה חומצית עם pH נמוך מ-4.
ציאנובקטריה היא אורגניזם ששורד בשקט על חול ים ועל מדפים סלעיים, גושי קרח ומדבריות לוהטים. ניתן לזהות ולקבוע את נוכחותם של ציאנידים לפי הלוח הצבעוני האופייני שיוצרות המושבות שלהם. הצבע יכול להשתנות מכחול-שחור לורוד וסגול.
הם נקראים כחול-ירוק מכיוון שלעתים קרובות הם יוצרים סרט רירי כחול-ירוק על פני מים מתוקים או מלוחים רגילים. תופעה זו נקראת "פריחת מים". ניתן לראות אותו כמעט על כל אגם שמתחיל לצמוח וביצה.
תכונות של מבנה התא
לציאנובקטריה יש את המבנה הרגיל לאורגניזמים פרוקריוטיים, אבל יש כמה תכונות.
התוכנית הכללית של מבנה התא היא כדלקמן:
- דופן התא עשוי פוליסכרידים ומוריין;
- מבנה bilipid של קרום פלזמה;
- ציטופלזמה עם חומר גנטי המופץ בחופשיות בצורה של מולקולהDNA;
- טילקואידים שמבצעים את תפקיד הפוטוסינתזה ומכילים פיגמנטים (כלורופילים, קסנטופילים, קרוטנואידים).
חלקים מיוחדים של התא יידונו בהמשך.
סוגי מבנים מיוחדים
קודם כל, אלו הם הטרוציסטים. מבנים אלה אינם חלקים, אלא התאים עצמם כחלק מטריכומה (חוט קולוניאלי משותף המאוחד על ידי ריר). הם שונים במבט דרך מיקרוסקופ בהרכבם, שכן תפקידם העיקרי הוא ייצור של אנזים המאפשר קיבוע חנקן מולקולרי מהאוויר. לכן, אין כמעט פיגמנטים בהטרוציסטים, אבל יש הרבה חנקן.
שנית, אלו הן הורמוגוניות - אזורים שנתלשו מהטריכומות. משמש כשטח גידול.
ביאוציטים הם מעין תאי בת, הניחנים בהמוניהם מתאי אימהי אחד. לפעמים מספרם מגיע לאלף בתקופת חלוקה אחת. Dermocaps ו- Pleurocapsodiaceae אחרים מסוגלים לתכונה כזו.
Akinets הם תאים מיוחדים שנמצאים במנוחה ונכללים בטריכומות. נבדלים בדופן תא מסיבית יותר, עשירה בפוליסכרידים. תפקידם דומה להטרוציסטים.
ואקוולי גז - לכל הציאנובקטריות יש אותם. מבנה התא מרמז בתחילה על נוכחותם. תפקידם לקחת חלק בתהליכי פריחת המים. שם נוסף למבנים כאלה הוא קרבוקסיזומים.
כללי תאים. הם בהחלט קיימים בתאי צמחים, בעלי חיים וחיידקים. עם זאת, באצות כחולות ירוקות, התכלילים הללו שונים במקצת. אלה כוללים:
- גליקוגן;
- גרגירי פוליפוספט;
- cyanophycin הוא חומר מיוחד המורכב מאספרטט, ארגינין. משמש להצטברות חנקן, שכן תכלילים אלה נמצאים בהטרוציסטים.
זה מה שיש לציאנובקטריה. החלקים העיקריים והתאים והאברונים המיוחדים הם המאפשרים לציאנידים לבצע פוטוסינתזה, אך באותו הזמן שייכים לחיידקים.
רפרודוקציה
תהליך זה אינו קשה במיוחד, מכיוון שהוא זהה לזה של חיידקים רגילים. ציאנובקטריה יכולה להתחלק באופן וגטטיבי, חלקים של טריכומות, תא תקין לשניים, או לבצע תהליך מיני.
לעתים קרובות תאים מיוחדים של הטרוציסטים, אקינטות, בוציטים מעורבים בתהליכים אלה.
שיטות תחבורה
תא הציאנובקטריה מכוסה מבחוץ בדופן תא, ולפעמים גם בשכבה של פוליסכריד מיוחד שיכול ליצור סביבו קפסולת ריר. הודות לתכונה זו מתבצעת תנועת הציאן.
אין דגלים או תולדות מיוחדות. תנועה יכולה להתבצע רק על משטח קשה בעזרת ריר, בהתכווצויות קצרות. לחלק מהאוסילטוריום יש דרך מאוד יוצאת דופן לנוע - הם מסתובבים סביב הציר שלהם ובו בזמן גורמים לכל הטריכומה להסתובב. כך המשטח זז.
קיבולת קיבוע חנקן
תכונה זו מכילה כמעט כל ציאנובקטריה. הדבר אפשרי בשל נוכחותו של האנזים ניטרוגנאז, המסוגל לקבע חנקן מולקולרי ולהמיר אותו לצורה מתעכלת של תרכובות. זה קורה במבנים של הטרוציסטים. לכן, המינים שאין להם אותם אינם יכולים לתקן חנקן מהאוויר.
באופן כללי, תהליך זה הופך את הציאנובקטריה ליצורים חשובים מאוד עבור חיי הצומח. מושקע באדמה, ציאן עוזר לנציגי הצמחייה להטמיע חנקן קשור ולנהל חיים נורמליים.
זן אנאירובי
כמה צורות של אצות כחולות ירוקות (לדוגמה, Oscillatoria) מסוגלות לחיות בתנאים אנאירוביים לחלוטין ובאטמוספירה של מימן גופרתי. במקרה זה, התרכובת עוברת עיבוד בתוך הגוף וכתוצאה מכך נוצרת גופרית מולקולרית המשתחררת לסביבה.
