سیانو باکتر ها

در دوران كامبرین و میلیون ها سال پس از آن، حیات فقط در دریا ها وجود داشت چون اشعه ماورای بنفش خورشید زندگی را در خشكی ها ناامن كرده بود ولی این مشكل با پیدایش سیانو باكتری ها[1]2 حل شد. اكسیژنی كه توسط سیانو باكتری ها تولید می شود پس از برخورد به اشعه ماورای بنفش به مولكول اوزون تبدیل می شود و كم كم لایه اوزون را به وجود آورد. بدین صورت امكان زندگی در خشكی برای جانوران محیا شد و به مرور زمان گونه های مختلفی از جانوران و گیاهان زندگی خود را بر سطح خشكی آغاز كردند. سیانو باكتری‌ها نخستین سلول‌های فتوسنتزكننده بوده‌اند.

استروماتولیت‌ها گواهی بر این ادعا هستند. استروماتولیت‌ها ساختارهایی گنبدی شكل هستند كه در آن‌ها سیانوباكتری‌ها جای دارند. قدمت آن‌ها، به بیش از 3 میلیارد سال می‌رسد. ویژگی های عمومی سیانو باکتری ها سیانو باکتری ها بسیار کوچک هستند و از چند میکرون بیشتر تجاوز نمی کند. توليد مثل جنسي ندارند و تنها به روش غيرجنسي و تقسیم دوتایی تكثير مي‌شوند و در برخی موارد با تشکیل هورموگونیوم (اسیلاتوریا) نیز تکثیر می شوند. دارای کلروفیلa بوده و فتواتوتروف هستند.

در کنار کلروفیل a دارای رنگیزه های کمکی دیگری به نام های فیکوسیانین، آلوفیکوسیانین و فیکواریترین می باشند. در سیتوپلاسم این باکتری ها اجزای فتوسنتز کننده موسوم به تیلاکوئید وجود دارند که در سطح آنها ذرات حاوی رنگدانه یافت می شوند. سیتوپلاسم در سیانوباکترها شامل سیتوپلاسم درونی و بیرونی است. دارای سلول های تثبیت کننده ازت ( هتروسیست) و یک نوع سلول دیگر به نام اکینت (سلولهای مقاوم تولید مثلی) هستند. سیانوباکتری ها را بیشتر در اقیانوس ها می توان یافت اما آنها در آب های شیرین دریاچه ها و نیز در مناطق خشک و لم یزرع هم رشد می کنند. در واقع می توان گفت در هر جایی که تصورش را کنید، دیده می شوند. تعداد کمی از گونه های این جلبک در داخل گلسنگ ها، گیاهان، انواع تک یاخته ها و اسفنج ها رشد می کنند و به میزبان خود، انرژی می رسانند.

سیانوباکتری ها از لحاظ تولید اکسیژن در آب های شیرین و شور و همچنین از لحاظ تثبیت نیتروژن هوا، به ویژه در آب های کم نیتروژن اهمیت زیادی دارند. نیتروژن حاصل از فعالیت سیانوباکتری ها نقش مهمی در چرخه پروتئین سازی اکوسیستم ها دارد. سیانوباکتری ها در محیط هایی با pH خنثی و قلیائی رشد می کنند و در محیط هایی با pH اسیدی رشد محدود دارند بنابراین سیانوباکتری ها را کمتر می توان در اطراف چشمه های آب معدنی گوگرد دار مشاهده کرد. آنها می توانند شوری را تحمل نمایند و در دریاچه های آب شور نیز مشاهده می شوند.

جلبک های سبز-آبی یا همان سیانوباکتری ها سه تیپ سلول دارند: · سلول های رویشی · سلول های هتروسیست · اسپورها اگر اکسیژن محیط زیاد باشد، تثبیت نیتروژن درون سلول های اختصاص یافـته ای به نام هتروسـیست انجام می شود ولی در غیاب اکسیژن نیز سلول های رویشی معمولی هم ممکن است نیتروژن را تثبیت کنند. آنزیم نیتروژناز تثبیت نیتروژن را سریع تر کرده و می تواند استیلن را به اتیلن تبدیل کند و با استفاده از واکنش تبدیل استیلن به اتیلن می توان تثبیت نیتروژن توسط سیانوباکتری ها را تخمین زد. سه دسته از جلبک‌های سبز- آبی قادرند ازت گازی را تثبیت ‌کنند و بنابراین به منابع نیتروژن غیروابسته هستند. گروه اول: جلبک‌های ریسه‏ای دارای هتروسیت مانند نوستوک، آنابنا، آنابنوپسیس، سیلیندروسپرموم، کالوتریکس و سیتونما هستند.

این گونه‏ها قادر به تثبیت ازت گازی هستند. در محیط فاقد نیتروژن معدنی هتروسیست‏ها رشد کرده و از ازت گازی استفاده می‌کنند. هتروسیست‏ها سلولهای بزرگ توخالی حاوی تیلاکوئیدهای لایه‏ای و دایره‏ای شکل با سیتوپلاسم متراکم و همگن هستند که دارای کاروتنوئید بیشتر و کلروفیل و فیکوبیلین کمتری می‏باشند و به رنگ زرد مشاهده می‏شوند. به دلیل نبود فیکوبیلین‏ها و کلروفیل a تثبیت CO2 یا تولید O2 در هتروسیست‏ها وجود ندارد. در این ساختارها تیلاکوئیدها به هم فشرده بوده، حاوی گلیکولیپید و آسیل لیپید هستند و در آنها میکروپلاسمودسم نیز یافت می‏شود که موجب انتقال آمونیوم تثبیت شده به صورت گلوتامین از هتروسیست‏ها به سلول‌های مجاور می‏شود. دیواره سلولی آنها شامل لایه لیفی بیرونی، لایه همگن میانی و لایه تیغه‏ای درونی است. ضخامت دو لایه اخیر در انتهای قطبی سلول بیشتر است. هتروسیست‏ها در جنس گلئوتریشیا موقعیت انتهایی، در جنس نوستوک و سیتونما موقعیت بینابینی و در جنس نوستوکوپسیس موقعیت جانبی دارند. در آنابنوپسیس این ساختارها حالت جفت جفت دارند. امروزه مشخص شده است که تثبیت نیتروژن تنها در فقدان اکسیژن آزاد صورت می گیرد و نقش هتروسیست‌ها کمک به ایجاد شرایط بی هوازی با استفاده از دیواره ضخیم آنها است. گروه دوم: تک‏سلولی‏های بدون هتروسیست مانند گلئوکاسپا هستند که قادر به تثبیت ازت گازی هستند.مکانیسم حفاظت از اکسیژن برای جلوگیری از غیر فعال شدن آنزیم نیتروژناز در این گروه به میزان زیادی ناشناخته است. اما ممکن است غلاف ژلاتینی مانع از اثر اکسیژن بر آنزیم نیتروژناز شود. گروه سوم: جلبک‌های سبز- آبی ریسه‌ای بدون هتروسیست مانند گونه پلکتونما بوریانوم هستند که در شرایط بی هوازی قادر به تثبیت ازت گازی می‏باشند. بعضي از جلبك‎هاي سبز-‎ آبي سمومي(ميكروسيستين‎ها، نودولارين‎ها، ساكسي توكسين‎ها و آناتوكسين ‎a‎) توليد مي‎كنند كه وجود اين سموم و افزايش آنها در آب آشاميدني باعث ايجاد اثرات حاد و مزمن مي‎گردد و ممكن است حيات موجودات زندة آبزي و ديگر موجوداتي را كه از اين آب آلوده استفاده مي‎كنند تهديد كنند. فعاليت‎هاي انساني مانند ورود فاضلاب هاي شهري، صنعتي و كشاورزي كه حاوي عناصر غذايي فراواني هستند باعث شكوفايي اين جلبك‎ها مي‎گردد و در نتيجه اكسيژن آب كاهش مي‎يابد و آب رنگ و بوي نامطبوع پيدا مي‎كند و سبب افزايش مرگ و مير موجودات زنده و يا افزايش بيماريهاي حاد و مزمن مي‎شود. مديريت صحيح منابع آبي مي‎تواند از اين جلبك‎ها جلوگيري كند. با ارزيابي اين سموم در منابع آبي و تعيين مقادير آنها و اتخاذ روش هاي مناسب براي مبارزه و كنترل آنها مي‎توان ميزان آلودگي منابع آبي به سموم سيانوباكترها را تا حد قابل ملاحظه‎اي كاهش داد و سلامت و بقاء موجودات زنده را تضمين كرد. پژوهش‎ها و مطالعات فراواني در زمينة روش هاي كنترل اين سموم صورت گرفته است و اين روش ها تا حد قابل ملاحظه‎اي در كاهش سموم سيانوباكترها مؤثر واقع شده‎اند. اين روش ها عبارتند از كنترل يا مبارزة بيولوژيك و يا افزودن مواد شيميايي به منابع آب ،كلرزني، فيلتراسيون سريع يا كند. چهار گونه نوستوک، آنابنا، اسیلاتوریا وسنیچوکوکوس مهمترین سیانوباکتری های آب و فاضلاب هستند.