Vi khuẩn lam , trước đây được gọi là tảo lục lam, là một nhóm vi khuẩn được hình thành bởi các sinh vật nhân sơ duy nhất có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm năng lượng và nước như một nguồn electron trong quá trình quang hợp (quang hợp oxy).
Giống như thực vật bậc cao, chúng chứa các sắc tố cho phép chúng thực hiện quá trình quang hợp oxy hóa. Ngành này bao gồm khoảng 2000 loài trong 150 chi, với nhiều hình dạng và kích thước.
Oscillatoria sp. Bởi Wiedehopf20, từ Wikimedia Commons
Vi khuẩn lam là những sinh vật rất cổ xưa. Các vi sinh vật có độ tương đồng lớn với vi khuẩn lam hiện đại đã được tìm thấy trong các mỏ có niên đại 2,1 tỷ năm. Các phân tử đánh dấu sinh học đặc trưng của vi khuẩn lam cũng đã được tìm thấy trong các trầm tích biển 2,7 và 2,5 tỷ năm tuổi.
Do khả năng sản xuất và giải phóng oxy của vi khuẩn lam như một sản phẩm phụ của quá trình quang hợp, người ta tin rằng sự xuất hiện của nó trên trái đất cho phép biến đổi khí quyển, gây ra sự kiện oxy hóa lớn.
Sự gia tăng oxy có thể đã làm giảm nồng độ khí mêtan trong khí quyển khoảng 2,4 đến 2,1 tỷ năm trước, gây ra sự tuyệt chủng của nhiều loài vi khuẩn kỵ khí.
Một số chủng vi khuẩn lam có thể tạo ra độc tố mạnh trong môi trường nước. Các chất độc này là chất chuyển hóa thứ cấp được thải ra môi trường khi điều kiện môi trường khắc nghiệt, trong môi trường phú dưỡng, có nồng độ cao các chất dinh dưỡng khoáng như phốt pho và các điều kiện cụ thể về pH và nhiệt độ.
nét đặc trưng
Vi khuẩn lam là vi khuẩn nhuộm gram âm, có thể đơn bào hoặc hình thành khuẩn lạc ở dạng sợi, tấm hoặc hình cầu rỗng.
Trong sự đa dạng này, có thể quan sát thấy các loại tế bào khác nhau:
- Tế bào sinh dưỡng là tế bào được hình thành trong điều kiện môi trường thuận lợi, trong đó xảy ra quá trình quang hợp.
- Akinete, nội bào tử sinh ra trong điều kiện môi trường khó khăn.
- Dị bào, tế bào có thành dày, chứa enzym nitrogenase, tham gia vào quá trình cố định nitơ trong môi trường yếm khí.
Vi khuẩn lam là những sinh vật đơn giản nhất thể hiện chu kỳ sinh học, sự dao động của các biến số sinh học theo những khoảng thời gian đều đặn liên quan đến sự thay đổi môi trường tuần hoàn trong ngày. Đồng hồ sinh học ở vi khuẩn lam hoạt động từ chu trình phosphoryl hóa KaiC.
Vi khuẩn lam phân bố rất đa dạng trong các môi trường trên cạn và dưới nước: đá trần, đá tạm thời ẩm ướt trên sa mạc, nước ngọt, đại dương, đất ẩm và thậm chí cả đá ở Nam Cực.
Chúng có thể hình thành một phần sinh vật phù du trong các vùng nước, hình thành màng sinh học quang dưỡng trên bề mặt tiếp xúc hoặc thiết lập mối quan hệ cộng sinh với thực vật hoặc nấm hình thành địa y.
Một số vi khuẩn lam có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái. Microcoleus vaginaltus và M. vaginaltus ổn định đất bằng cách sử dụng vỏ bọc polysaccharide liên kết với các hạt cát và hút nước.
Vi khuẩn thuộc giống Prochlorococcus tạo ra hơn một nửa quá trình quang hợp của đại dương mở, đóng góp quan trọng vào chu trình oxy toàn cầu.
Một số loài vi khuẩn lam, chẳng hạn như Aphanizomenon flos-aquae và Arthrospira platensis (Spirulina), được thu hoạch hoặc nuôi trồng làm nguồn thực phẩm, thức ăn gia súc, phân bón và các sản phẩm sức khỏe.
Hình thái học
Tế bào vi khuẩn lam có thành tế bào gram âm biệt hóa cao, có màng sinh chất và màng ngoài ngăn cách nhau bằng khoảng ngoại chất.
Ngoài ra, chúng có hệ thống màng thylakoid bên trong, nơi cư trú của các chuỗi chuyển điện tử tham gia vào quá trình quang hợp và hô hấp. Những hệ thống màng lọc khác nhau này tạo cho những vi khuẩn này một sự phức tạp riêng.
Chúng không có trùng roi. Một số loài có các sợi chuyển động được gọi là hormogonia, cho phép chúng lướt trên bề mặt.
Các dạng sợi đa bào, chẳng hạn như chi Oscillatoria, có khả năng tạo ra chuyển động nhấp nhô thông qua dao động của sợi tóc.
Các loài khác sống trong các cột nước tạo thành các túi khí, được hình thành bởi một lớp vỏ bọc protein, giúp chúng nổi.
Nội tiết tố được tạo thành từ các tế bào mỏng với các tế bào sắc nhọn ở đầu. Các tế bào này được giải phóng và vận động, nảy mầm ở những nơi xa khuẩn lạc chính, nơi bắt đầu xuất hiện khuẩn lạc mới.
Có hệ thống
Việc phân loại vi khuẩn lam ở các cấp phân loại cao nhất đã được tranh luận sôi nổi. Những vi khuẩn này ban đầu được phân loại là tảo lam (Cyanophyta), theo mã thực vật. Những nghiên cứu ban đầu này dựa trên các đặc điểm hình thái và sinh lý.
Sau đó, vào những năm 1960, khi các đặc điểm nhân sơ của những vi sinh vật này được thiết lập, vi khuẩn lam được phân loại lại theo mã vi khuẩn học.
Năm 1979, 5 phần được đề xuất tương ứng với 5 thứ tự: phần I = Chroococcales, phần II = Pleurocapsales, phần III = Oscillatoriales, phần IV = Nostocales và phần V = Stigonematales.
Hệ thống phân loại của vi khuẩn lam đã được thay đổi hoàn toàn với sự ra đời của kính hiển vi điện tử và các phương pháp phân tử và di truyền.
Việc phân loại vi khuẩn lam đã được xem xét gần như liên tục trong 50 năm qua, trong đó các đề xuất hoàn toàn khác nhau đã được đưa ra. Cuộc tranh luận về việc phân loại vi khuẩn lam vẫn tiếp tục.
Các đề xuất mới nhất về cây phát sinh loài cho loài này đề xuất sử dụng các thứ tự: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Các bộ này được tạo thành từ các chi đơn ngành, được tạo thành từ nhiều loài.
Độc tính
Người ta ước tính rằng có 150 chi vi khuẩn lam chứa khoảng 2000 loài, trong đó có khoảng 46 chi có một số dòng sinh độc tố.
Trong các hệ sinh thái dưới nước, sự phong phú của vi khuẩn lam có thể đạt đến mức rất cao khi điều kiện môi trường thích hợp cho sự phát triển của chúng, tạo điều kiện cho sự tích tụ các chất chuyển hóa thứ cấp trong tế bào chất.
Khi điều kiện môi trường trở nên không thuận lợi, với sự gia tăng nồng độ của các chất dinh dưỡng khoáng như phốt pho, vi khuẩn lam sẽ chết, tạo ra quá trình ly giải tế bào và thải chất độc ra môi trường.
Hai loại độc tố chính đã được xác định: độc tố gan và độc tố thần kinh. Độc tố thần kinh được tạo ra chủ yếu bởi các loài và chủng thuộc các chi: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium và Cylindrospermopsis.
Chất độc thần kinh hoạt động nhanh chóng, gây tử vong do ngừng hô hấp trong vòng vài phút sau khi ăn phải chất độc có nồng độ cao. Saxitoxin là một chất độc thần kinh làm tê liệt, được liệt kê trong Phụ lục 1 của Công ước Vũ khí Hóa học.
Độc tố gan được tạo ra bởi các chi Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc và Cylindrospermopsis. Chúng gây ra loại ngộ độc phổ biến nhất liên quan đến vi khuẩn lam. Chúng hoạt động chậm hơn và có thể gây tử vong vài giờ hoặc vài ngày sau khi ngộ độc.
Người giới thiệu
- Dmitry A. Los. (2017). Vi khuẩn lam: Omics và Manipulation - Sách. Caister Academic Press. Mát-xcơ-va, Nga. 256 trang.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). Phân loại phân loại các sinh vật nhân sơ (chi vi khuẩn lam) 2014, sử dụng phương pháp tiếp cận đa pha. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agent. (2009). Báo chí Học thuật. Trang 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn, và RS Gupta. (2014). Phân tích phát sinh loài và các ký hiệu phân tử xác định một nhóm vi khuẩn lam dị bào và xác định họ hàng gần nhất của nó. Nghiên cứu Quang hợp, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Phát hiện vi khuẩn lam và độc tố của chúng. Tạp chí Độc chất học, 18: 65-71.
- Những người đóng góp Wikipedia. (2018, ngày 2 tháng 10). Vi khuẩn lam. Trong Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí. Truy cập 10:40, ngày 12 tháng 10 năm 2018, từ en.wikipedia.org