Sinice. Velká ruská encyklopedie
Sinice (latinsky Cyanobacteria, z řečtiny κ υανός – modrá a bakterie), oddělení bakterií, které provádějí fotosyntézu za uvolňování molekulárního kyslíku (oxygenní fotosyntézu).
Na základě podobnosti s řasami v průběhu fyziologických procesů a ekologické niky, kterou zaujímají, dostala tato skupina organismů zpočátku název „modrozelené řasy“. Další studium této skupiny odhalilo prokaryotickou organizaci buněk a na základě toho byly klasifikovány jako bakterie; tvoří fylogenetickou větev nebo oddělení sinic (Cyanobacteria). Správnost tohoto přenosu byla potvrzena molekulárně genetickými daty (analýza nukleotidové sekvence v 16S rRNA atd.).
Tvar buněk sinic je kulovitý nebo tyčinkovitý. Mezi sinicemi existují jednobuněčné a mnohobuněčné vláknité formy, často tvoří sinice poměrně velké nahromadění ve formě kuliček, krust, filmů a jiných útvarů. Buňky mnoha sinic jsou pokryty slizničním pouzdrem nebo pochvou. Řada vláknitých sinic během svého životního cyklu vytváří specializované klidové buňky, které slouží k fixaci atmosférického dusíku (heterocysty) a přežívání v nepříznivých podmínkách (akinety).
K rozmnožování většiny sinic dochází buněčným dělením nebo speciálními úseky filament – hormony. Zástupci rodu Pleurocapsa ( Pleurocapsa ) a příbuzné formy se rozmnožují v důsledku mnohočetného binárního dělení velké vegetativní buňky za vzniku velkého množství malých buněk – beocytů.
Fotosyntetický aparát sinic je stejně jako ostatní kyslíkaté bakterie reprezentován dvěma fotosystémy (PS I a PS II), spojenými elektronovým transportním řetězcem (schéma přenosu elektronů Z) a PS II je spojen se systémem fotolýzy H. 2 O, který slouží jako donor elektronů při fotosyntéze. Malý počet sinic [někteří zástupci rodů Oscillatorium, Microcoleus ( Microcoleus ) a další] jsou schopny za určitých podmínek přejít na anoxygenní fotosyntézu (bez uvolňování O 2 ), ve kterém funguje pouze PS I a donory elektronů nejsou voda, ale H 2 S, H 2 a některé další sloučeniny. Taková fotosyntéza za účasti jednoho PS, charakteristická pro fialové, zelené a další anoxygenní fototrofní bakterie, je někdy považována za evolučně starší než kyslíková fotosyntéza. Anoxygenní fotosyntéza skutečně probíhá v heterocystách sinic, což jim umožňuje produkovat ATP (adenosintrifosfát) a současně poskytuje anaerobní podmínky nezbytné pro fixaci dusíku.
Hlavními pigmenty většiny sinic je chlorofyl. a , karotenoidy a speciální světlosběrné pigmenty – fykobiliny (modrý fykocyanin a červený fykoerythrin). Většina sinic je jasně zelená, ale existují sinice, které jsou načervenalé a dokonce téměř černé. Poměr fykobilinových pigmentů a podle toho i barva některých sinic se může měnit v závislosti na spektrálním složení světla, což jim umožňuje využívat světlo nejefektivněji. Složení pigmentů bylo považováno za charakteristický rys sinic.
Na konci 20. stol. byly objeveny kyslíkaté fototrofní bakterie zvané prochlorofyty (tj. prekurzory chloroplastů zelených rostlin), jejichž buňky stejně jako rostliny a většina řas obsahují chlorofyly. a и b a neobsahují fykobiliny. Později byly na základě molekulárně genetických dat zahrnuty do složení sinic, v důsledku čehož se vlastnosti pigmentového složení sinic rozšířily: mohou mít chlorofyly a , b nebo d a mohou postrádat fykobilinové pigmenty. V 21. století Vešly ve známost nové skupiny sinic s atypickým složením pigmentů a objevily se údaje o existenci sinic, které nejsou schopny fotosyntézy.
Většina sinic jsou autotrofní, využívající jako zdroj uhlíku oxid uhličitý (CO). 2 ), který je fixován během redukčního pentózofosfátového cyklu (Calvinův cyklus). Mnoho sinic může na světle navíc asimilovat organickou hmotu a malý počet druhů je schopen růst na úkor organické hmoty ve tmě.
Sinice jsou v přírodě rozšířené; vyskytují se v různých čerstvých i slaných nádržích (část planktonu a bentosu), bahně, půdě, na kůře stromů, rostou na povrchu kamenů a skal, existují druhy, které žijí v horkých pramenech a na povrchu ledu. Sinice jsou z hlediska své ekologické funkce primárními producenty. Organické látky produkované sinicemi slouží jako zdroj výživy pro další (heterotrofní) mikroorganismy a sinice fixující dusík je obohacují o sloučeniny dusíku. Mnoho sinic vstupuje do symbiotických vztahů s některými bezobratlými živočichy, houbami a rostlinami, jsou součástí lišejníků a také se stávají intracelulárními symbionty jednobuněčných eukaryot (prvoci, rozsivky atd.). Zároveň mohou ztratit buněčnou stěnu a proměnit se ve svérázné fotosyntetické organely (cyanely). Předpokládá se, že sinice byly předchůdci chloroplastů – plastidů, ve kterých probíhá fotosyntéza u eukaryot.
Některé sinice, jako je Microcoleus ( Microcoleus ), slouží jako edifikátory (stavitelé) společenstev sinic, nejen dodávají členům společenstva živiny, ale také vytvářejí „architekturu“ společenstva, tvoří koloidní matrici díky extracelulárnímu hlenu, ve kterém jsou imobilizovány (umístěny). Největším a nejvýznamnějším příkladem společenstev sinic jsou rohože sinic.
Sinice sehrály důležitou roli ve vývoji biosféry. Nejstarší fosilie sinic se nacházejí v horninách starých více než 3,5 miliardy let. Na naší planetě pravděpodobně po dlouhou dobu převládala společenstva sinic (sinicové rohože). Pravděpodobně to byl jejich masivní rozvoj, který vedl ke vzniku a akumulaci volného kyslíku v zemské atmosféře, což vedlo ke vzniku a vývoji rostlin a zvířat. Stromatolity, které vznikly v důsledku životně důležité činnosti společenstev sinic, umožňují posoudit šíři jejich geografického rozšíření v dávné minulosti.
Masivní rozvoj sinic vede k propuknutí „rozkvětu“ vodních ploch a voda se stává nevhodnou k použití. Mnoho sinic produkuje toxiny, které jsou jedovaté (nebezpečné) pro lidi a zvířata.
Sinice se používají k čištění odpadních vod. Biomasa některých sinic (spirulina) se pěstuje pro získávání vitamínů nebo krmných přísad v řadě zemí Afriky a Jižní Ameriky, v Číně se používají jako potraviny sinice rodů Nostoc a spirulina. V některých zemích se sinice fixující dusík používají jako zelené hnojení na rýžových polích.
Publikováno 26. května 2022 v 15:08 (GMT+3). Naposledy aktualizováno 31. července 2023 v 09:00 (GMT+3). Kontaktujte redakci
Modrozelené řasy čítají až 1500 druhů [3]. V různých literárních zdrojích a od různých autorů jsou uváděny pod různými názvy: sinice, sinice, sinice, sinice, sinice, sinice, modrozelené řasy, modrozelené řasy [12], sinice [13]. Rozvoj bádání vede některé autory ke změně názorů na povahu těchto organismů a podle toho i ke změně názvu. Například ještě v roce 2001 V.N. Nikitina je zařadila mezi řasy a nazvala je sinicemi a v roce 2003 je již definovala jako kyanoprokaryota [15, 16]. Název je v zásadě vybírán v souladu s klasifikací preferovanou konkrétním autorem.
Proč mají organismy v jedné skupině tolik jmen a proč si názvy jako sinice a modrozelené řasy odporují? V nepřítomnosti jádra jsou podobné bakteriím a v přítomnosti chlorofylu a a schopnost syntetizovat molekulární kyslík – s rostlinami. Podle E.G. Kukka, „extrémně unikátní struktura buněk, kolonií a vláken, zajímavá biologie, velký fylogenetický věk – to vše jsou znaky. poskytují základ pro mnoho výkladů systematiky této skupiny organismů.“ Kukk dává jejich jména jako modrozelené řasy (Cyanophyta), fykochromové pelety (Schizophyceae), slizové řasy (Myxophyceae) [12].
Taxonomie je jedním z hlavních přístupů ke studiu světa. Jeho cílem je nalézt jednotu ve viditelné rozmanitosti přírodních jevů. Problém klasifikace v biologii vždy zaujímal a zaujímá zvláštní postavení, které je spojeno s obrovskou rozmanitostí, složitostí a neustálou variabilitou biologických forem živých organismů [10]. Sinice jsou nejvýraznějším příkladem polysystémovosti.
První pokusy o vybudování modrozeleného systému se datují do 1824. století. (Agard – 1843, Kutzing – 1849, 1875, Thure – 1900). Systém dále rozvinul Kirchner (1914). Od roku XNUMX začala velká revize systému a byla publikována řada nových systémů. Cyanophyta (Elenkin – 1916, 1923, 1936; Bortsi – 1914, 1916, 1917; Geitler – 1925, 1932). Systém A.A. byl uznán jako nejúspěšnější. Elenkina, vydané v roce 1936 [4]. Tato klasifikace přežila až do současnosti, protože se ukázala jako vhodná pro hydrobiology a mikropaleontology [8].
Schéma Identifikátor sladkovodních řas SSSR [4] bylo založeno na systému Elenkin, na kterém byly provedeny drobné změny. Podle schématu identifikátoru byly modrozelené řasy klasifikovány jako typ Cyanophyta, jsou rozděleny do tří tříd (Chroococceae, Chamaesiphoneae, Hormogony). Třídy se dělí na řády, řády na rodiny. Toto schéma určilo pozici modrozelených v rostlinném systému.
Podle Parkerovy klasifikace řas (1982) patří modrozelené řasy do království Procaryota, oddělení Cyanophycota, třída Cyanophyceae [18].
Mezinárodní kód botanické nomenklatury byl kdysi považován za nepřijatelný pro prokaryota a na jeho základě byl vyvinut současný Mezinárodní kód nomenklatury bakterií (ICNB). Sinice jsou však považovány za „dvojpatřičné“ organismy a lze je popsat podle pravidel jak ICNS, tak botanického kodexu [21]. V roce 1978 navrhl podvýbor pro fototrofické bakterie Mezinárodního výboru pro systematickou bakteriologii podřídit nomenklaturu Cyanophyta pravidla Mezinárodního kódu nomenklatury bakterií a do roku 1985 zveřejňovat seznamy nově schválených názvů těchto organismů. N.V. Kondratieva ve svém článku [11] provedla kritickou analýzu tohoto návrhu. Autor se domnívá, že návrh bakteriologů je „chybný a mohl by mít škodlivé důsledky pro rozvoj vědy“. Článek představuje klasifikaci prokaryot přijatou autorem. Podle této klasifikace patří modrozelené řasy do superříše Procaryota, království Photoprocaryota, podříše Procaryophycobionta, oddělení Cyanophyta.
S.A. Balandin a jeho spoluautoři, charakterizující království rostlin, zahrnují oddělení Bakterie (Bakteriophyta) na nižší rostliny a oddělení modrozelených řas (Cyanophyta — a nic jiného) — k řasám [1]. Zůstává nejasné, jaká taxonomická skupina řasy jsou – možná podříše. Autoři zároveň při popisu oddělení Bakterií uvádějí: „Při klasifikaci bakterií se rozlišuje několik tříd: pravé bakterie (eubakterie), myxobakterie. sinice (modrozelené řasy)“ [1]. Otevřenou otázkou autorů je pravděpodobně taxonomická příslušnost sinic.
Literární prameny poskytují mnoho klasifikací na základě rozdělení do skupin podle fenotypový znamení. Různí taxonomové posuzují hodnost sinic (nebo modrozelených bakterií?) různě – od třídy po samostatnou říši organismů. Podle systému tří říší Heckela (1894) tedy všechny bakterie patří do království Protisti. Whittakerův (1969) systém pěti říší umisťuje sinice do království monera [26]. Podle systému organismů Takhtadzhyan (1973) patří do superříše Procaryota, království Bakteriobiota [2]. Nicméně v roce 1977 A.L. Takhtadzhyan je připisuje království Drobyanka (Mychota), podříše Cyanea nebo modrozelené řasy (Cyanobionta), oddělení Cyanophyta. Autor zároveň upozorňuje, že mnozí místo slova „království“ používají Mychota „použij nešťastné jméno monera, navržený E. Haeckelem pro údajně bezjaderný „rod“ Protamoeba, který se ukázal být pouhým bezjaderným fragmentem obyčejné améby“ [19]. Podle pravidel ICNS jsou modrozelené řasy zahrnuty do superříše Prokaryota, království Mychota, podříše Oxyfotobakteriobionta jako oddělení Sinice [2; 22]. Klasifikační systém pěti království podle Margelise a Schwartze umisťuje sinice do království Prokaryota [20]. Cavalier Smith taxonomie šesti království přiřazuje kmen Sinice do říše Procaryota, království Bakterie, podříše Negibakterie [25].
V moderní klasifikaci mikroorganismů [24] je převzata následující hierarchie taxonů: doména, kmen, třída, řád, čeleď, rod, druh. Taxon domény byl navržen jako vyšší ve vztahu ke království, aby se zdůraznil význam rozdělení živého světa na tři části – Archaea, Bakterie и eukarya [21]. Podle této hierarchie jsou sinice klasifikovány do domény Bakterie, kmen B10 Sinice, který je zase rozdělen do pěti pododdílů [14].
Národní centrum pro biotechnologické informace (NCBI) Taxonomy Browser (2004) je definuje jako kmen a umísťuje je do království monera.
V 70. letech. minulého století byl vyvinut K. Woese fylogenetické klasifikace založená na porovnání všech organismů jedním malým genem rRNA. Podle této klasifikace tvoří sinice samostatnou větev stromu 16S rRNA a patří do království Eubakterie [9]. Později (1990) Woese definoval toto království jako Bakterie, rozdělující všechny organismy do tří království – Bakterie, Archaea и eukarya.
Taxonomická schémata sinic uvažovaná v článku jsou pro přehlednost shrnuta v tabulce 1.
Tabulka 1. Taxonomická schémata sinic