Els cianobacteris (Cyanobacteria, del grec κυανόs = blau + bacteri) són un fílum (o divisió) dels eubacteris que obté l'energia mitjançant fotosíntesi oxigènica.
Tradicionalment els ara anomenats cianobacteris rebien el nom d'algues blauverdes atenent a la seva ecologia i a la predominança d'aquest color, tot i que també es poden trobar representants de colors ben diversos. Aquesta denominació va ésser substituïda per cianòfits (literalment plantes blaves) o cianofícies (literalment algues blaves); posteriorment, en constatar que són filogenèticament bacteris, ja que són organismes procariotes, totes aquestes denominacions han estat substituïdes pel terme cianobacteri.
Actualment són els principals productors primaris del fitoplàncton dels oceans. S'han trobat vestigis fòssils de cianobacteris en roques d'uns 3.600 milions d'anys d'antiguitat, en estructures similars a les dels actuals estromatòlits. La seva capacitat de produir oxigen com a resultat de la seva acció fotosintètica, molt similar a la de les plantes, es creu que va ser la causa de la transformació de la primitiva atmosfera reductora en una atmosfera oxidant fa uns 2.000 milions d'anys. Aquest canvi va causar l'extinció de moltes formes de vida però, alhora, una explosió de biodiversitat.
Les cèl·lules dels cianobacteris tenen unes mides de l'ordre de pocs micròmetres (µm) però són de 5 a 10 vegades més grans que les dels altres bacteris. Per sobre de la membrana plasmàtica tenen una paret cel·lular que està constituïda bàsicament per mureïna, un peptidoglicà.
Per sobre de la paret cel·lular sovint apareixen beines gelatinoses constituïdes per polisacàrids que poden arribar a ser molt gruixudes i, amb freqüència de colors groguencs o marronosos. Quan l'organisme és colonial aquesta beina envolta tota la colònia.
El citoplasma presenta dues zones no netament separades:
El cromatoplasma conté, entre altres substàncies i estructures:
Els cianobacteris no presenten mai flagels de cap mena i la majoria no tenen moviment. Això no obstant, una bona part de les espècies filamentoses nues (sense beina o amb beina molt fina) i no ramificades que viuen sobre sediments presenten un tipus de moviment que els serveix per evitar ser colgats pel sediment que s'hi va dipositant. Es creu que aquest moviment és degut a l'acció de microfibril·les que, fora de la paret de mureïna, estan enrotllades sobre el filament. La seva acció produeix ondulacions que, en interaccionar amb el substrat, són causa d'un moviment de rotació i, alhora, de translació.
Tots els cianobacteris tenen un nivell d'organització cel·lular senzill, amb cèl·lules totipotents i sense especialitzacions cel·lulars en teixits. Tot i això, es poden trobar algunes cèl·lules especialitzades.
Els cianobacteris són unicel·lulars (i en aquest cas les cèl·lules solen ser esfèriques o el·líptiques) o bé multicel·lulars. En aquest darrer cas sempre es tracta d'estructures colonials. Les colònies poden tenir formes diverses (informes, globoses, laminars o filamentoses) i les cèl·lules poden estar immerses en mucílag, sense que hi hagi contacte entre elles, o bé unides entre elles. En aquest darrer cas és freqüent que formin cadenes anomenades tricomes que, juntament amb una beina mucilagionsa, constitueixen els filaments.
Les colònies filamentoses poden ser ramificades o linears. Quan presenten ramificacions, aquestes poden ser veritables, si impliquen una ramificació del tricoma, o falses, si el tricoma és lineal però el filament presenta ramificacions. Les ramificacions falses es poden originar quan una cèl·lula mor, de manera que les adjacents poden continuar el seu creixement i acabar trencant la beina. El nou tricoma formarà una ramificació aparent que, posteriorment, es cobrirà amb una nova beina mucilaginosa.
En alguns casos, les cèl·lules que estan en contacte es mantenen en comunicació mitjançant microplasmodesmes que travessen les seves parets transversals i permeten un contacte directe entre les membranes citoplasmàtiques i, possiblement, del mateix citoplasma.
Si bé hem dit que les cèl·lules dels cianobacteris són totipotents, alguns cianobacteris presenten cèl·lules especialitzades a realitzar determinades funcions:
La diferenciació de les cèl·lules vegetatives en heterocists es produeix quan al medi no hi ha formes assimilables de nitrogen, per exemple nitrat. A l'inrevés, quan el medi és ric en compostos nitrogenats hi ha una "desespecialització" dels heterocists, que retornen a l'organtizació de les cèl·lules vegetatives normals. Hi ha organismes com ara els líquens i els pteridòfits que s'han associat als cianòfits per aquesta capacitat dels heterocists de fixar el nitrogen atmosfèric.
Els cianobacteris presenten nombroses peculiaritats fisiològiques que els confereixen una gran plasticitat adaptativa:
A diferència de la resta de bacteris fotosintètics, que només tenen el fotosistema I, els cianobacteris tenen, com les plantes, els fotosistemes I i II, i realitzen la fotosíntesi oxigènica, és a dir, amb alliberament d'O2, ja que utilitzen l'aigua com a dador d'hidrogen.
Els cianobacteris són els primers organismes que en la història de la vida a la Terra presenten aquest tipus de fotosíntesi. La seva explosió evolutiva i ecològica durant l'Arqueà va originar un increment important d'O2 a l'atmosfera terrestre, fet que va propiciar les condicions per a l'aparició del metabolisme aeròbic i la radiació dels organismes eucariotes.
Els heterocists, però també algunes cèl·lules vegetatives, poden fixar el nitrogen atmosfèric, N2. Aquestes cèl·lules tenen només el fotosistema I, la part més primitiva de la fotosíntesi, que utilitzen per a donar electrons al sistema fixador de nitrogen. Com a producte, s'obté un aminoàcid, la glutamina, que passa a les altres cèl·lules a través dels microplasmodesmes.
La presència de cianobacteris lliures al sòl i a l'aigua pot representar, gràcies a aquesta capacitat, una aportació important de compostos nitrogenats, com passa, per exemple, als conreus d'arròs.
La reproducció dels cianobacteris es realitza per diversos mecanismes, tots ells basats en la divisió cel·lular:
No es coneixen formes de reproducció sexual als cianobacteris, si bé s'ha descrit també recombinació genètica similar a la dels altres bacteris, sense plasmogàmia.
Els cianobacteris són un grup d'organismes àmpliament distribuït per ambients molt diversos gràcies a les adaptacions fisiològiques que presenten.
Trobem cianobacteris a:
Els estromatòlits són estructures sedimentàries litificades que es formen per l'acció de microorganismes, en especial cianobacteris, que atrapen, sedimenten i cimenten minerals fins a originar roques formades per capes superposades. Es coneixen estromatòlits fòssils des de l'Arqueà.
resta de cianobacteris
Els cianobacteris són anomenats a vegades "cloroplasts de vida lliure", atenent les proves basades en les semblances estructurals i genètiques que mostren que els cloroplasts de les cèl·lules vegetals es van originar a partir de cianobacteris primitius per endosimbiosi. Els cloroplasts es troben a les plantes verdes, que contenen clorofil·la b, així com a les algues vermelles i els glaucòfits, espècies marines que contenen ficobil·lines. Sembla que tots aquests cloroplasts es van originar a partir d'un ancestre i que altres algues van adquirir els cloroplasts a partir d'aquests grups per endosimbiosi secundària o ingestió.
La classificació dels cianobacteris està en revisió. De totes maneres, si bé tradicionalment s'havien classificat com la divisió (o el fílum) cianòfits dins la taxonomia de la botànica, actualment es consideren un grup dins el domini dels bacteris.[2]
La classificació habitual en cinc seccions, I-V, no sembla tenir el suport d'estudis filogenètics. Si bé els dos darrers grups -nostocals i estigonematals- són monofilètics, els tres primers -croococcals, pleurocapsals i oscil·latorials- són polifilètics.
Les tres seccions restants corresponen a cianobacteris filamentosos, amb tricomes veritables:
La major part dels tàxons inclosos a la divisió Cyanobacteria no han estat encara publicats per l'International Code of Nomenclature of Bacteria exceptuant els casos següents, que inclouen també els organismes anteriorment classificats a la divisió procloròfits (dades del 2003,[3]):
Alguns cianobacteris produeixen cianotoxines com l'anatoxina-a, anatoxina-as, aplisiatoxina, cilindrospermopsina, àcid domoic, microcistina LR, nodularina R (de Nodularia), o saxitoxina. Almenys un metabolit secundari produït per organismes d'aquest grup, la cianovirina, ha demostrat tenir activitat anti-HIV.
El cianobacteri unicel·lular Synechocystis sp. PCC 6803 ha estat el primer organisme fotosintètic del qual es va seqüenciar el genoma complet (1996, Kazusa Research Institute, Japó); es tracta d'un important organisme model per a estudis científics.
Alguns cianobacteris s'utilitzen per a la producció d'aliment. En són exemples notables Aphanizomenon flos-aquae i Arthrospira platensis (espirulina). Fins i tot s'ha suggerit que podrien formar part, d'una manera molt significativa, de la dieta humana.
També n'hi ha que produeixen neurotoxines, hepatotoxines, citotoxines i endotoxines, de manera que poden representar un perill per a la salut dels éssers humans i dels animals.[4]
També poden fer-se servir com a adobs, alimentació en cultures occidentals o per als animals.
Els cianobacteris (Cyanobacteria, del grec κυανόs = blau + bacteri) són un fílum (o divisió) dels eubacteris que obté l'energia mitjançant fotosíntesi oxigènica.
Tradicionalment els ara anomenats cianobacteris rebien el nom d'algues blauverdes atenent a la seva ecologia i a la predominança d'aquest color, tot i que també es poden trobar representants de colors ben diversos. Aquesta denominació va ésser substituïda per cianòfits (literalment plantes blaves) o cianofícies (literalment algues blaves); posteriorment, en constatar que són filogenèticament bacteris, ja que són organismes procariotes, totes aquestes denominacions han estat substituïdes pel terme cianobacteri.
Actualment són els principals productors primaris del fitoplàncton dels oceans. S'han trobat vestigis fòssils de cianobacteris en roques d'uns 3.600 milions d'anys d'antiguitat, en estructures similars a les dels actuals estromatòlits. La seva capacitat de produir oxigen com a resultat de la seva acció fotosintètica, molt similar a la de les plantes, es creu que va ser la causa de la transformació de la primitiva atmosfera reductora en una atmosfera oxidant fa uns 2.000 milions d'anys. Aquest canvi va causar l'extinció de moltes formes de vida però, alhora, una explosió de biodiversitat.
