Ismerkedés a cianobaktériumokkal

A cianobaktériumok– kékbaktériumok – Földünk legősibb élőlényei közé tartoznak. Mintegy 3,6 milliárd éve jelentek meg bolygónkon és kiemelkedő szerepet játszottak oxigéndús légkörünk kialakításában. Igazi túlélők, Földünk szinte bármely pontján megtalálhatóak. Nem ritkák az extrém környezeti tényezőkkel jellemezhető élőhelyeken, mint például sivatagokban, hiperszalin (magas sókoncentrációjú) állóvizekben, vagy az akár 70°C-nál melegebb hőforrásokban sem. 

1. kép. Fonalas cianobaktérium 

A cianobaktériumok fotoszintetizáló prokarióta élőlények, sejtjeikben nincs körülhatárolt sejtmag, örökítőanyaguk szabadon, a sejtplazmában található. Képviselőik között találkozhatunk magányos sejtekkel, fonalas, illetve kolóniát alkotó fajokkal. Sejtjeik körülbelül 0,5 – 100 µm hosszúak, alakjuk változatos. Ostorral nem rendelkeznek. Színük a kékes-zöldtől a vörösesliláig terjed. A cianobaktériumok jellegzetes színanyagai, a kékes fikocianinok és a pirosas színű fikoeritrinek. E két színanyagon kívül tartalmaznak még zöld klorofill-a-t, sárga xantofillt és narancsvörös karotint. Pigmentanyagaik a fény energiájának megkötésében, a fotoszintézisben játszanak szerepet. A cianobaktériumok fotoszintetikusan aktív színanyagai a sejt citoplazmájában található membránrendszeren (tilakoid membránrendszer) ún. fikobiliszómákban helyezkednek el.

Bizonyos cianobaktérium csoportoknál megfigyelhető a légköri nitrogén fixációja, amelyben speciálisan módosult sejteik, az ún. heterociszták játszanak szerepet. 

A cianobaktérium sejtek számukra kedvező környezeti feltételek mellett – magas hőmérséklet, a víztest magas tápanyagtartalma – túlzott mértékben felszaporodhatnak a vizekben. Ezt a jelenséget nevezzük vízvirágzásnak.

2. kép. Vízvirágzás

A vízvirágzás jelensége a cianobaktériumok mellett az algákra is jellemző, mely során a felszaporodó sejtek vastag, zöld szőnyegként vonják be a víztükröt. A folyamat előzményeként feldúsulnak a víztérben az elsődleges termelők számára is felvehető formában jelenlévő tápanyagok, elsősorban a foszfor és a nitrogén. (Az elsődleges termelők, vagy más néven primer producensek, azok a szervezetek, amelyek a fotoszintézés folyamatában képesek megköti a napfény energiáját, a táplálékhálózatok legalján helyezkednek el). A vízvirágzás főleg állóvizekre jellemző. Vízfolyásokban, ahol folyamatos a keveredés és a hígulás, kevésbé számottevő. Jogos lehetne a felvetés, hogy mi abban a rossz, hogy a fotoszintézisben hasznos élőlények túlszaporodnak. Amikor egy, a bioszférában lejátszódó eseményt jónak vagy rossznak értékelünk, komplexen kell gondolkodnunk, több élőlénycsoport szempontjából kell vizsgálódnunk. A vízvirágzás során kialakuló „zöld massza”, leárnyékolja a vízfelszínt, elzárja a fény és az oxigén útját. A víztest mélyebb rétegeiben élő fotoszintetizáló élőlények pusztulni kezdenek. Az elpusztult növényi részek bakteriális lebontása oxigént igényel, így a víztest egyre inkább oxigén hiányossá, oxigén limitálttá válik. Az egyre fokozódó oxigén hiányos állapot, a víztestben élő egyéb, oxigénigényes, differenciáltabb testfelépítésű élőlények, például a halak, pusztulását eredményezheti. Sok szakember mutat rá arra a tényre, hogy a nagymértékű élőlénypusztulás következtében, a rendszer egyre oxigénszegényebbé vallásával teret nyernek az ún. anaerob lebontó baktériumok, melyek életműködésükhöz nem igényelnek oxigént. Ezek az anerob élőlények lebontó tevékenységük során olyan anyagcseretermékeket termelnek, amelyek toxikus hatásokkal bírhatnak. 

3. kép. Vízvirágzás

Ha már toxikus hatásokról beszélünk, külön figyelmet kell szentelni bizonyos cianobaktérium csoportok által termelt toxikus anyagokra, amelyeket gyűjtőnéven cianotoxinoknak nevezünk. Ezen toxikus anyagcseretermékek közvetve és közvetlenül akár letális mértékben is képesek veszélyeztetni az élővilágot. A cianotoxinok egy része aktív „kiválasztással” kerül a környezetbe, tehát a sejt még élő állapotában bocsátja ki. Azonban, annak ellenére, hogy a vízvirágzás, vagyis a cianobaktérium- és algasejtek túlszaporodásának kezdeti időpontjában még a víztest tápanyagtartalma magas, ez a mennyiség az idő előrehaladtával folyamatosan csökken, hiszen a felszaporodó sejtek úgymond kieszik a tápanyagot a rendszerből. Ezáltal eljön az a pont, amikor a víztestben jelenlévő tápanyag mennyisége nem tudja tovább kielégíteni a felszaporodó elsődleges termelők tápanyagigényét, és a rendszer összeomlik. Ekkor jelentős mennyiségű cianobaktérium- és algasejt elpusztul, sejtbeltartalmuk a külvilágba kerül. Toxinokat termelő csoportok esetében pedig ilyenkor egyszerre nagy mennyiségű toxin kerül a környezetbe. A cianotoxinok egyik legnagyobb problémaköre az egész élővilág szempontjából, hogy sok esetben még a kutatók sem tudják egészen pontosan megmondani, mi a célja a termelő sejtnek azzal, hogy termeli a toxint. Erre a témakörre számtalan kutatás irányul. A válasz megtalálása pedig sürgető, hiszen a globális klímaváltozással, a vizek átlaghőmérsékletének emelkedésével, a vizek antropogén tápanyagterhelésének fokozódásával egyre nagyobb számban jelentenek toxintartalmú vízvirágzásokat. Ezek megelőzéséhez és kontrolljához pedig elengedhetetlen lenne az egyes cianotoxinok pontos biológiai szerepének az ismerete. 

Felhasznált képek forrása:

1. kép

2. kép

3. kép

Kapcsolódó bejegyzések

Szólj hozzá