Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цилиндроспермопсис рациборский
Научная классификация редактировать
Домен:Бактерии
Тип:Цианобактерии
Учебный класс:Cyanophyceae
Заказ:Ностокалес
Семья:Aphanizomenonaceae
Род:Цилиндроспермопсис
Разновидность:
С. рациборский
Биномиальное имя
Цилиндроспермопсис рациборский
(Волошинская) Синая и Суббараджу

Cylindrospermopsis raciborskii - пресноводная цианобактерия .

Введение [ править ]

Эта бактерия - водные фотосинтезирующие бактерии, принадлежащие к типу Cyanobacteria . Они состоят из цепочечных нитей, известных как трихомы, которые могут иметь различную морфологию , варьирующуюся от 50 до 300 микрометров в длину. [1] Эти бактерии также могут образовывать толстостенные, цилиндрические, похожие на споры структуры, известные как акинеты , которые также демонстрируют различную морфологию. Некоторые штаммы этого вида способны продуцировать несколько токсинов, поражающих человека: цилиндроспермопсин , анатоксин-а и сакситоксин . [1]Этот первый токсин, цилиндроспермопсин, обладает способностью поражать печень и почки у людей, а также вызывать легкие кожные реакции при воздействии. [1] Последние два токсина, анатоксин-а и сакситоксин, считаются нейротоксинами моллюсков. Исследования показали, что C. raciborskii может естественным образом производить бутилированный гидрокситолуол , антиоксидант, пищевую добавку и промышленный химикат. [2]

Филогения [ править ]

Домен - Бактерии
Древо Жизни состоит из трех Доменов: Бактерии , Археи и Эукарии .


Царство - Бактерии
Бактерии состоят из прокариотических микроорганизмов. Они были одними из первых форм жизни, появившихся на Земле и появившихся в самых разных средах обитания.


Тип - Цианобактерии.
Этот тип характеризуется своей способностью получать энергию посредством фотосинтеза. Их часто называют сине-зелеными водорослями, что происходит от греческого слова kyanós, что означает синие.


Класс - Cyanophyceae [3]
Этот класс состоит из фотосинтезирующих бактерий, обитающих в пресной и соленой воде, содержащих хлорофилл а и фикобилины .


Отряд - Nostocales.
Этот отряд включает цианобактерии нитчатых форм, простых или разветвленных, которые встречаются в виде одиночных или множественных нитей внутри оболочки.


Семейство - Nostocaceae.
Это семейство цианобактерий образует нитевидные колонии, заключенные в слизь или студенистую оболочку. Их среда обитания широко варьируется от пресной до соленой. Они часто содержат фотосинтетические пигменты в своей цитоплазме для осуществления фотосинтеза, который придает клеткам голубовато-зеленый цвет.


Род - Cylindrospermopsis
Этот род нитчатых цианобактерий встречается в наземных и водных средах. В наземных экосистемах Cylindrospermum встречается в почвах, тогда как в водной среде он обычно растет как часть перифитона водных растений. Особый род - это гетероцистные ( азотфиксирующие ) цианобактерии.


Вид - Cylindrospermopsis raciborskii

Экология [ править ]

Эта бактерия - пресноводная цианобактерия, часто встречающаяся в тропических регионах, но также может быть найдена в более умеренных регионах, таких как Великие озера в Северной Америке. [1] Бактерия обладает способностью связывать атмосферный азот, а также поглощать и накапливать фосфор. [1] Эти способности позволяют ему выжить в глубоких водоемах, где ему приходится бороться за свет. Под воздействием внешних факторов, таких как низкие температуры или низкий уровень питательных веществ, бактерии имеют способность образовывать споровидную структуру, известную как акинеты. Эти акинеты могут сохраняться в отложениях в течение длительных периодов времени и способны прорастать, когда температура воды поднимается до соответствующего уровня. [1]Бактерии предпочитают температуру 25–30 ° C, интенсивность света 80–121 мкмоль м-2 с-1 и максимальную концентрацию солености 4 г л-1 NaCl. Уровни бактерий обычно остаются относительно низкими в течение лета, однако при определенных условиях это может быть связано с очень высокими концентрациями. Эти условия включают: низкий расход; низкий уровень воды; низкое соотношение азота и фосфора; высокая температура воды; стабильная термическая стратификация ; увеличенное время удерживания; высокий pH; высокая концентрация сульфатов; аноксия хотя бы в некоторых слоях; высокая мутность; высокий уровень падающего излучения; и низкая биомасса макрофитов . [1]

История [ править ]

Считается, что бактерия возникла в тропических или субтропических регионах. Однако недавно бактерии были обнаружены в более умеренном климате, например, в Великих озерах в Северной Америке. [1] Считается, что штамм, обнаруженный в Северной Америке, возник в Южной Америке, и считается, что изменение климата является фактором распространения бактерий в окружающей среде. До сих пор не было документально подтвержденных последствий присутствия этого вида в Великих озерах. [1] Однако эта бактерия была связана с повреждением печени и даже смертью людей после загрязнения источников воды. Это также было связано с гибелью рыбы в Бразилии, гибелью крупного рогатого скота в Австралии, сокращением зоопланктона.во Флориде, а также токсичность для некоторых моллюсков , которая накапливается в таких организмах, как раки . [1]

Путь азотфиксации [ править ]

Cylindrospermopsis raciborskii - это нитчатые цианобактерии, обладающие способностью связывать азот, превращая атмосферный азот (N2) в аммиак (NH3), тем самым определяя его как гетероцисту . [4] Он обеспечивает клетки нити азотом для биосинтеза, связывая азот из динитрогена (N2) с помощью фермента нитрогеназы . Обычно нитрогеназа инактивируется кислородом, который заставляет бактерии работать в микроанаэробной среде. Уникальная структура и физиология гетероцисты требуют глобального изменения экспрессии генов. Это включает в себя множество механизмов, включая, помимо прочего:

  • Создание трех дополнительных клеточных стенок, включая одну из гликолипида, которая образует гидрофобный барьер для кислорода.
  • продуцирует нитрогеназу и другие белки, участвующие в азотфиксации
  • деградация фотосистемы II, которая производит кислород
  • повышающая регуляция гликолитических ферментов
  • производство белков, которые поглощают оставшийся кислород
  • содержащие полярные пробки, состоящие из цианофицина, который замедляет диффузию от клетки к клетке

Cylindrospermopsis raciborskii получает свой связанный углерод посредством фотосинтеза . Отсутствие фотосистемы II обычно препятствует ее фотосинтезу, но вегетативные клетки обеспечивают необходимые углеводы , которые, как полагают, представляют собой сахарозу . Связанные источники углерода и азота обмениваются через каналы между ячейками в нити. C. raciborskii поддерживает фотосистему I , позволяя ей генерировать АТФ путем циклического фотофосфорилирования .

Считается, что механизм контроля этого пути азотфиксации включает диффузию ингибитора дифференцировки, называемого patS. Образование гетероцист подавляется в присутствии фиксированного источника азота, такого как аммоний или нитрат . Следовательно, поддержание зависит от фермента hetN. Альтернативный метод заключается в том, что бактерии вступают в симбиотические отношения с определенными растениями. В таких отношениях бактерии реагируют не на доступность азота, а скорее на сигналы, производимые растением. В этом методе до 60% клеток могут стать гетероцистическими, обеспечивая растение фиксированным азотом взамен фиксированного углерода.

Патогенез [ править ]

Появление цианобактерий в водохранилищах приобретает все большее значение и является одним из основных факторов эвтрофикации рек и ручьев. Часто последствия присутствия бактерий могут быть токсичными для домашнего скота и диких животных, а также для людей. [5] Однако его точный тип вирулентности до сих пор неизвестен. Было сужено, что его вирулентность в первую очередь гепатотоксична , хотя могут быть задействованы и другие органы, такие как почки.

Динамика населения [ править ]

Известно, что Cylindrospermopsis raciborskii обладает способностью переносить довольно широкий спектр климатических условий. Его способность производить акинет обеспечивает выживание даже в суровых зимних условиях. В динамике населения в значительной степени зависит от температуры воды озера и подводной интенсивности света и , следовательно , от климатических условий. [6] Следовательно, любое повышение температуры воды в озере в будущем, по-видимому, приведет к увеличению размера популяций C. raciborskii в эвтрофных озерах, представляющих повышенную угрозу для питьевого водоснабжения.

Инцидент на острове Палм [ править ]

В 1979 году Cylindrospermopsis raciborskii был приписан причиной гепатоэнтерита (инфекция печени, напоминающая гепатит ) у 148 человек у северного побережья Квинсленда на острове Палм. [7] Загрязнение питьевой воды было связано с обработкой сульфатом меди в системе водоснабжения острова, на плотине Соломон . Сульфат меди предназначался для борьбы с плотным цветением водорослей . Однако сульфат меди вызывает лизис.цианобактерий, что приводит к высвобождению любых токсичных клеточных компонентов. После расследования было установлено, что вся загрязненная вода поступала из Соломоновой плотины, куда применялся сульфат меди. Именно в ходе этого исследования C. raciborskii был впервые идентифицирован как патоген .

См. Также [ править ]

  • Бутилированный гидрокситолуол
  • Цианотоксин

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j Центр передового опыта NOAA в области Великих озер и здоровья человека. "Cylindrospermopsis raciborskii Factsheet" . Архивировано из оригинала на 2014-08-10 . Проверено 23 ноября 2013 .
  2. Перейти ↑ Babu B, Wu JT (декабрь 2008 г.). «Производство природного бутилированного гидрокситолуола в качестве антиоксиданта пресноводным фитопланктоном» (PDF) . Журнал психологии . 44 (6): 1447–1454. DOI : 10.1111 / j.1529-8817.2008.00596.x . PMID 27039859 .  
  3. ^ Уилсон, Ким; Марк А. Шембри; Питер Д. Бейкер; Кристофер П. Сент (2000). «Молекулярная характеристика токсичных цианобактерий Cylindrospermopsis Raciborskii и разработка видоспецифической ПЦР» . Прикладная и экологическая микробиология . 66 (1): 332–338. DOI : 10.1128 / aem.66.1.332-338.2000 . PMC 91826 . PMID 10618244 .  
  4. ^ Padisak, Юдит (1997). "Cylindrospermopsis Raciborskii (Woloszynska) Seenayya Et Subba Raju, расширяющаяся высокоадаптивная цианобактерия: мировое распространение и обзор ее экологии". Archiv für Hydrobiologie Supplementbände . 4 : 563–593.
  5. ^ Нестор, Лагос; Хидеюки Онодера; Педро Антонио Загатто; Дарио Андриноло; Сандра MFQ Azevedo; Ясукацу Осима (октябрь 1999 г.). «Первое свидетельство паралитических токсинов моллюсков в пресноводной цианобактерии Cylindrospermopsis raciborskii, выделенной из Бразилии». Токсикон . 37 (10): 1359–1373. DOI : 10.1016 / s0041-0101 (99) 00080-X . PMID 10414862 . 
  6. ^ Йёнк, Клаус; Brüggemann R; Rücker J; Лютер Б; Саймон У; Nixdorf B; Виднер C (2011). «Моделирование жизненного цикла и динамики популяций Nostocales (цианобактерий)». Экологическое моделирование и программное обеспечение . 26 : 669–677. DOI : 10.1016 / j.envsoft.2010.11.001 .
  7. ^ Хокинс, Питер; М. Т. Руннегар; А. Р. Джексон; И. Р. Фалконер (1985). «Тяжелая гепатотоксичность, вызванная тропическими цианобактериями (Blue-GreenAlga) Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenaya и Subba Raju, выделенными из резервуара для бытового водоснабжения». Прикладная и экологическая микробиология . 5. 50 : 1292–1295.