Ціанобактерії (Cyanobacteria)

Нещодавно до нашої лабораторії потрапив цікавий зразок грунту, у якому у наслідку міи виявили Ціанобактерії (Cyanobacteria).
 
Ціанобактерії, або синьозелені водорості, або ціане́ї (лат. Cyanobacteria, від грец. κυανός — синьо-зелений) — відділ великих грамнегативних бактерій, здатних до фотосинтезу, супроводжується виділенням кисню.
 
Ціанобактерії найбільш близькі до найдавніших мікроорганізмів, споруди яких (строматоліти, вік понад 3,5 млрд. років) виявлені на Землі. Це єдині бактерії, здатні до оксигенного фотосинтезу. Ціанобактерії відносяться до найбільш складно організованих та морфологічно диференційованих прокаріотів.
 
Серед Ціанобактерій є одноклітинні та багатоклітинні нитчасті форми. Клітини сферичні або паличкоподібні. Нерідко Ціанобактерії утворюють досить великі помітні неозброєним оком скупчення у вигляді кульок, кірок, плівок та ін. утворень. 
 
Багато Ціанобактерій покриті слизовою капсулою або чохлом. Більшість Ціанобактерій розмножуються розподілом клітин або ділянками ниток - гормогонії. Ряд нитчастих Ціанобактерій утворюють спеціалізацію. клітини (гетероцисти), які служать фіксації атмосферного азоту. 
 
Основними пігментами фотосинтезу у Ціантобактерій є хлорофіл, а також каротиноїди і особливі світлозбираючі пігменти - фікобілін (блакитний фікоціанін і червоний фікоеритрин). 
Велика частина Ціанобактерій пофарбована в яскраво-зелений колір, але є Ціанобактерії червоного, коричневого і навіть майже чорного кольору. Забарвлення деяких Ціанобактерій може змінюватись в залежності від спектрального складу світла, що дозволяє їм найефективніше використовувати світло.
 
Описано понад 1500 видів Ціанобактерій вони поширені у природі; зустрічаються в різноманітних прісних і солоних водоймищах (входять до складу планктону і бентосу), мулах, грунті, на корі дерев, ростуть на поверхні каменів і скель, є види, що мешкають у гарячих джерелах та на поверхні льоду. 
 
Утворені Ціанобактерії  органіч. речовини служать джерелом харчування інших (гетеротрофних) мікроорганізмів, а азотфіксуючі Ціанобактерії збагачують їх і сполуками азоту. Багато Ціанобактерій вступають у симбіотичні відносини з безхребетними тваринами, деякими грибами та рослинами є компонентами лишайників. 
 
Деякі стають внутрішньоклітинними симбіонтами найпростіших (джгутикових, амеб), діатомових водоростей та інших одноклітинних організмів. При цьому вони можуть втрачати клітинну стінку і перетворюватися на своєрідні фотосинтезуючі органели (ціанели). 
Припускають, що в результаті симбіозу Ціанобактерій або споріднених з ним бактерій з стародавніми водоростями з'явилися хлоропласти - пластиди, в яких здійснюється фотосинтез у еукаріотів.
 
Вчені з Австралійського національного університету (ANU) перетворили ціанобактерії (синьо-зелені водорості) на машини з фіксації вуглецю для рослин. Включити органели (частина бактерії з певною функцією) ціанобактерій у рослинах вдалося вперше. 
 
Для експериментів використовували тютюн, але розроблений спосіб може бути використаний і на інших рослинах. Органели ціанобактерій у культурних рослинах можуть призвести до зростання врожайності на 60%, сподіваються вчені Австралійського національного університету.
 
Для покращення засвоєння вуглецю рослинам передали карбоксисоми ціанобактерій. Саме карбоксисоми відповідальні за ефективну трансформацію вуглекислого газу в багаті на енергію цукру у ціанобактерій. Ця робота зайняла у вчених понад п'ять років.
 
У рослин за фіксування вуглекислого газу з атмосфери відповідає фермент рибулозо-1,5-біфосфаткарбоксилаза/оксигеназа. Вона пов'язує вуглекислоту на початковому етапі фотосинтезу, але працює повільно і погано «розрізняє» вуглекислий газ та кисень, що призводить до втрати енергії.
 
На відміну від рослин, ціанобактерія використовує механізм концентрації вуглекислого газу, щоб доставляти великі обсяги газу в карбоксисоми, де інкапсульована рибулозо-1,5-біфосфаткарбоксилаза/оксигеназа. 
 
Це робить роботу ферменту набагато ефективнішою — швидкість перетворення вуглекислого газу на цукор збільшується, а реакції з киснем мінімізуються. В результаті цукру генеруються у ціанобактерій утричі швидше, ніж у рослин. 
 
Комп'ютерні моделі показали, що і у рослин можливе різке збільшення врожайності при застосуванні такого способу фотосинтезу.
 
 
 

Схожі материали:

Вірус мозаїки пепіно (Pepino mosaic virus)

Вірус мозаїки пепіно (Pepino mosaic virus)
2135 Боднар Ю.В. 2021-12-23
Вірус мозаїки пепіно (PepMV) є одним з найбільш небезпечних вірусних захворювань томату закритого грунту в усьому світі.Найбільш типовими симптомами, викликаними PepMV ...
Вірус мозаїки пепіно (Pepino mosaic virus)
2135 Боднар Ю.В. 2021-12-23
Вірус мозаїки пепіно (PepMV) є одним з найбільш небезпечних вірусних захворювань томату закритого грунту в усьому світі.Найбільш типовими симптомами, викликаними PepMV ...
Обговорення