Cyanobacteria: karakteristik, morfologi, toksisitas

Cyanobacteria: karakteristik, morfologi, toksisitas

cyanobacteria , sebelumnya dikenal sebagai ganggang hijau biru, adalah filum bakteri yang dibentuk oleh satu-satunya prokariota dapat menggunakan sinar matahari sebagai energi dan air sebagai suatu sumber elektron dalam fotosintesis ( fotosintesis oksigenik).

Seperti tumbuhan tingkat tinggi , mereka mengandung pigmen yang memungkinkan mereka melakukan fotosintesis teroksigenasi. Filum ini mencakup sekitar 2000 spesies dalam 150 genera, dengan berbagai bentuk dan ukuran.

Oscilatoria sp. Oleh Wiedehopf20 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], dari Wikimedia Commons

Cyanobacteria adalah organisme yang sangat kuno. Mikrofosil yang sangat mirip dengan cyanobacteria cararn telah ditemukan dalam endapan yang berusia 2,1 miliar tahun. Molekul biomarker karakteristik cyanobacteria juga telah ditemukan di endapan laut berusia 2,7 dan 2,5 miliar tahun.

Karena kemampuan cyanobacteria untuk memproduksi dan melepaskan oksigen sebagai produk sampingan fotosintesis, diyakini bahwa kemunculannya di bumi memungkinkan modifikasi atmosfer , menyebabkan peristiwa oksigenasi yang besar.

Peningkatan oksigen mungkin telah menyebabkan penurunan konsentrasi metana atmosfer sekitar 2,4 hingga 2,1 miliar tahun yang lalu, menyebabkan kepunahan banyak spesies bakteri anaerob.

Beberapa strain spesies cyanobacteria dapat menghasilkan racun yang kuat di lingkungan perairan. Racun ini merupakan metabolit sekunder yang dilepaskan ke lingkungan ketika kondisi lingkungan ekstrim, di lingkungan eutrofik, dengan konsentrasi tinggi nutrisi mineral seperti fosfor dan kondisi pH dan suhu tertentu.

Indeks artikel

Karakteristik umum

Cyanobacteria adalah bakteri pewarnaan gram negatif yang dapat bersel tunggal atau membentuk koloni dalam bentuk filamen, lembaran, atau bola berongga.

Dalam keragaman ini, berbagai jenis sel dapat diamati:

  • Sel vegetatif adalah mereka yang terbentuk di bawah kondisi lingkungan yang menguntungkan, di mana fotosintesis terjadi.
  • Akinetes, endospora yang diproduksi dalam kondisi lingkungan yang sulit.
  • Heterosit, sel berdinding tebal, mengandung enzim nitrogenase, yang terlibat dalam fiksasi nitrogen dalam lingkungan anaerobik.

Cyanobacteria adalah organisme paling sederhana yang menunjukkan siklus sirkadian, osilasi variabel biologis pada interval waktu yang teratur terkait dengan perubahan lingkungan periodik di siang hari. Jam sirkadian di cyanobacteria bekerja dari siklus fosforilasi KaiC.

Cyanobacteria didistribusikan dalam keragaman besar lingkungan terestrial dan perairan: batuan telanjang, batuan basah sementara di gurun, air tawar, lautan, tanah lembab, dan bahkan batuan Antartika.

Mereka dapat membentuk bagian dari plankton di badan air, membentuk biofilm fototrofik pada permukaan yang terbuka, atau membangun hubungan simbiosis dengan tanaman atau jamur pembentuk lumut.

Beberapa cyanobacteria memainkan peran penting dalam ekosistem. Microcoleus vaginatus dan M. vaginatus menstabilkan tanah menggunakan selubung polisakarida yang mengikat partikel pasir dan menyerap air.

Bakteri dari genus Prochlorococcus menghasilkan lebih dari setengah fotosintesis laut terbuka, memberikan kontribusi penting bagi siklus oksigen global.

Beberapa spesies cyanobacteria, seperti Aphanizomenon flos-aquae dan Arthrospira platensis (Spirulina), dipanen atau dibudidayakan sebagai sumber makanan, pakan ternak, pupuk, dan produk kesehatan.

Morfologi

Sel cyanobacteria memiliki dinding sel gram negatif yang sangat berdiferensiasi dengan membran plasma dan membran luar yang dipisahkan oleh ruang periplasma.

Selain itu, mereka memiliki sistem internal membran tilakoid di mana rantai transfer elektron yang terlibat dalam fotosintesis dan respirasi berada. Sistem membran yang berbeda ini memberi bakteri ini kompleksitas yang unik.

Mereka tidak memiliki flagela. Beberapa spesies memiliki filamen bergerak yang disebut hormogonia, yang memungkinkan mereka meluncur di permukaan.

Bentuk filamen multiseluler, seperti genus Oscillatoria , mampu menghasilkan gerakan bergelombang melalui osilasi filamen.

Spesies lain yang menghuni kolom air membentuk vesikel gas, yang dibentuk oleh selubung protein, yang memberi mereka daya apung.

Hormogonia terdiri dari sel-sel tipis dengan sel-sel tajam di ujungnya. Sel-sel ini dilepaskan dan dimobilisasi, tumbuh di tempat yang jauh dari koloni utama, di mana koloni baru dimulai.

Sistematis

Klasifikasi cyanobacteria pada tingkat taksonomi tertinggi telah diperdebatkan dengan hangat. Bakteri ini awalnya diklasifikasikan sebagai ganggang biru-hijau (Cyanophyta), menurut kode botani. Studi awal ini didasarkan pada karakteristik morfologi dan fisiologis.

Kemudian, pada 1960-an, ketika karakteristik prokariotik dari mikroorganisme ini ditetapkan, cyanobacteria direklasifikasi di bawah kode bakteriologis.

Pada tahun 1979 5 bagian diusulkan yang sesuai dengan 5 ordo: bagian I = Chroococcales, bagian II = Pleurocapsales, bagian III = Oscillatoriales, bagian IV = Nostocales dan bagian V = Stigonematales.

Sistem taksonomi cyanobacteria berubah secara radikal dengan diperkenalkannya mikroskop elektron dan metode molekuler dan genetik.

Taksonomi cyanobacteria telah ditinjau hampir terus menerus dalam 50 tahun terakhir, di mana proposal yang sangat berbeda telah dihasilkan. Perdebatan tentang klasifikasi cyanobacteria terus berlanjut.

Usulan pohon filogenetik terbaru untuk filum ini mengusulkan penggunaan ordo: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Ordo ini terdiri dari genera monofiletik, terdiri dari banyak spesies.

Toksisitas

Diperkirakan ada 150 genera cyanobacteria yang mengandung sekitar 2000 spesies, di mana sekitar 46 di antaranya memiliki strain penghasil toksin.

Dalam ekosistem perairan, kelimpahan cyanobacteria dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi ketika kondisi lingkungan sesuai untuk pertumbuhannya, yang mendukung akumulasi metabolit sekunder dalam sitoplasma .

Ketika kondisi lingkungan menjadi tidak menguntungkan, dengan peningkatan konsentrasi nutrisi mineral seperti fosfor, cyanobacteria mati, menghasilkan lisis sel dan pelepasan racun ke lingkungan.

Dua jenis utama toksin telah diidentifikasi: hepatotoksin dan neurotoksin. Neurotoksin diproduksi terutama oleh spesies dan galur genus: Anabaena , Aphanizomenon , Oscillatoria , Trichodesmium dan Cylindrospermopsis .

Neurotoksin bekerja dengan cepat, menyebabkan kematian akibat henti napas dalam beberapa menit setelah menelan racun dalam konsentrasi tinggi. Saxitoxin adalah neurotoxin yang melumpuhkan, tercantum dalam Lampiran 1 Konvensi Senjata Kimia.

Hepatotoxins diproduksi oleh genera Microcystis , Anabaena , Nodularia , Oscillatoria , Nostoc, dan Cylindrospermopsis. Mereka menyebabkan jenis keracunan yang paling umum terkait dengan cyanobacteria. Mereka bekerja lebih lambat dan dapat menyebabkan kematian beberapa jam atau hari setelah keracunan.

Referensi

  1. Dmitry A. Los. (2017). Cyanobacteria: Omik dan Manipulasi | Buku. Pers Akademik Caister. Moskow, Rusia. 256 hal.
  2. Komárek, J., Kaštovsk, J., Mare, J. Y & JOhansen, JR (2014). Klasifikasi taksonomi cyanoprokariota (genus cyanobacterial) 2014, menggunakan pendekatan polifasik. Preslia 86: 295–335.
  3. Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents (2009). Pers Akademik. hal 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn, dan R. S. Gupta. (2014). Analisis filogenetik dan tanda molekuler yang mendefinisikan klad monofiletik cyanobacteria heterocystous dan mengidentifikasi kerabat terdekatnya. Penelitian Fotosintesis, 122 (2): 171–185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Deteksi cyanobacteria dan racunnya. Jurnal Toksikologi, 18: 65-71.
  6. Kontributor Wikipedia. (2018, 2 Oktober). Sianobakteri. Di Wikipedia, Ensiklopedia Bebas . Diakses pada 10:40, 12 Oktober 2018, dari en.wikipedia.org