Рафидиопсис рациборский
| Рафидиопсис рациборский | |
|---|---|
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Цианобактерии |
| Сорт: | Цианофицеи |
| Заказ: | Ностокалес |
| Семья: | Афанизоменоновые |
| Род: | Рафидиопсис |
| Разновидность: | Р. Рациборский
|
| Биномиальное имя | |
| Рафидиопсис рациборский (Волошиньска) Сеная и Суббараю
| |
| Синонимы [ 1 ] | |
| |
Raphidiopsis raciborskie — пресноводная цианобактерия .
Введение
[ редактировать ]Эта бактерия относится к водным фотосинтетическим бактериям, принадлежащим к типу цианобактерий . Они состоят из сцепленных нитей, известных как трихомы , которые могут иметь различную морфологию и иметь длину от 50 до 300 микрометров. [ 2 ] Эти бактерии также могут образовывать толстостенные цилиндрические спороподобные структуры, известные как акинеты , которые также демонстрируют различия в морфологии. Некоторые штаммы этого вида способны продуцировать несколько токсинов, поражающих человека: цилиндроспермопсин , анатоксин-а и сакситоксин . [ 2 ] Этот первый токсин, цилиндроспермопсин, способен поражать печень и почки человека, а также вызывать легкие кожные реакции при воздействии. [ 2 ] Два последних токсина, анатоксин-а и сакситоксин, считаются нейротоксинами моллюсков. Исследования показали, что C. raciborskie может естественным образом производить бутилированный гидрокситолуол , антиоксидант, пищевую добавку и промышленный химикат. [ 3 ]
Филогения
[ редактировать ]Домен – Бактерии
Древо жизни содержит три домена: бактерии , археи и эукариоты .
Королевство – Бактерии
Бактерии состоят из прокариотических микроорганизмов. Они были одними из первых форм жизни, появившихся на Земле и появившихся в самых разных средах обитания.
Тип – Цианобактерии.
Этот тип характеризуется способностью получать энергию посредством фотосинтеза. Их часто называют сине-зелеными водорослями, что происходит от греческого происхождения слова kyanós, что означает синий.
Класс – Цианофицеевые. [ 4 ]
Этот класс состоит из фотосинтезирующих бактерий, обитающих в пресной и соленой воде, содержащих хлорофилл а и фикобилины .
Заказ — Ностокалес
К этому отряду относятся цианобактерии нитевидных форм, как простых, так и разветвленных, причем обе из них встречаются в виде одиночных или множественных нитей внутри оболочки.
Семейство – Ностоковые.
Это семейство цианобактерий образует нитевидные колонии, заключенные в слизь или студенистую оболочку. Их среда обитания широко варьируется: от пресной воды до соленой воды. Они часто содержат фотосинтетические пигменты в своей цитоплазме для осуществления фотосинтеза, что придает клеткам голубовато-зеленый цвет.
Род — Цилиндроспермопсис.
Этот род нитчатых цианобактерий встречается в наземной и водной среде. В наземных экосистемах Cylindrospermum встречается в почве, а в водных он обычно растет в составе перифитона водных растений. Отдельный род представляет собой гетероцистные ( азотфиксирующие ) цианобактерии.
Вид – Cylindrospermopsis raciborskie.
Экология
[ редактировать ]Эта бактерия представляет собой пресноводную цианобактерию, часто встречающуюся в тропических регионах, но ее также можно найти в местах с более умеренным климатом, таких как Великие озера, расположенные в Северной Америке. [ 2 ] Бактерия обладает способностью фиксировать атмосферный азот, а также поглощать и хранить фосфор. [ 2 ] Эти способности позволяют ему выжить в глубоких водоемах, где ему приходится конкурировать за свет. При стрессах окружающей среды, таких как низкие температуры или недостаток питательных веществ, бактерии способны образовывать спороподобную структуру, известную как акинеты. Эти акинеты могут сохраняться в отложениях в течение длительного периода времени и способны прорастать, когда температура воды поднимается до соответствующего уровня. [ 2 ] Бактерии предпочитают температуру 25–30 °C, интенсивность света 80–121 мкмоль м-2 с-1 и максимальную концентрацию солености 4 г/л NaCl. Уровни бактерий обычно остаются относительно низкими в течение всего лета, однако при определенных условиях это может быть связано с очень высокими концентрациями. К этим условиям относятся: низкий расход; низкий уровень воды; низкое соотношение азота и фосфора; высокая температура воды; устойчивая термическая стратификация ; увеличенное время хранения; высокий pH; высокая концентрация сульфатов; аноксия хотя бы в некоторых слоях; высокая мутность; высокое аварийное облучение; и низкая макрофитов . биомасса [ 2 ]
История
[ редактировать ]Считается, что бактерия возникла в тропических или субтропических регионах. Однако недавно бактерия была обнаружена в более умеренном климате, например, в Великих озерах в Северной Америке. [ 2 ] Считается, что штамм, обнаруженный в Северной Америке, возник в Южной Америке, и считается, что изменение климата является фактором, способствующим расширению среды обитания бактерий. До сих пор не было документально подтверждено влияние присутствия этого вида в Великих озерах. [ 2 ] Однако эта бактерия связана с повреждением печени и даже смертью людей после загрязнения источников воды. Его также связывают с гибелью рыбы в Бразилии, падежом крупного рогатого скота в Австралии, сокращением зоопланктона во Флориде, а также с токсичностью для некоторых моллюсков , которые он накапливает в таких организмах, как раки . [ 2 ]
Путь фиксации азота
[ редактировать ]Cylindrospermopsis raciborski — нитчатая цианобактерия, обладающая способностью фиксировать азот путем превращения атмосферного азота (N2) в аммиак (NH3), что позволяет отличить ее от гетероцисты . [ 5 ] Он обеспечивает клетки нити азотом для биосинтеза путем фиксации азота из динитрогена (N2) с помощью фермента нитрогеназы . В норме нитрогеназа инактивируется кислородом, что заставляет бактерию действовать в микроанаэробной среде. Уникальная структура и физиология гетероцист требует глобального изменения экспрессии генов. Это включает в себя различные механизмы, включая, помимо прочего:
- Производство трех дополнительных клеточных стенок, в том числе одной из гликолипидов , образующих гидрофобный барьер для кислорода.
- выработка нитрогеназы и других белков, участвующих в фиксации азота
- деградация фотосистемы II, которая производит кислород
- активация гликолитических ферментов
- производство белков, которые поглощают оставшийся кислород
- содержащие полярные пробки, состоящие из цианофицина, который замедляет диффузию от клетки к клетке
Cylindrospermopsis raciborski получает фиксированный углерод посредством фотосинтеза . Отсутствие фотосистемы II обычно препятствует фотосинтезу, но вегетативные клетки обеспечивают необходимые углеводы , которыми, как полагают, является сахароза . Обмен фиксированными источниками углерода и азота осуществляется через каналы между клетками нити. C. raciborski поддерживает фотосистему I , что позволяет ей генерировать АТФ путем циклического фотофосфорилирования .
Считается, что механизм контроля этого пути фиксации азота включает диффузию ингибитора дифференцировки, называемого patS. Образование гетероцист ингибируется в присутствии фиксированного источника азота, такого как аммоний или нитрат . [ 6 ] Следовательно, поддержание зависит от фермента под названием hetN. Альтернативный метод предполагает вступление бактерий в симбиотические отношения с определенными растениями. В таких отношениях бактерии реагируют не на наличие азота, а на сигналы, вырабатываемые растением. При этом методе до 60% клеток могут стать гетероцистными, обеспечивая растению фиксированный азот в обмен на фиксированный углерод.
Патогенез
[ редактировать ]Появление цианобактерий в водоемах приобретает все большее значение и является основным фактором эвтрофикации рек и ручьев. Во многих случаях последствия присутствия бактерий могут быть токсичными для домашнего скота и диких животных, а также для людей. [ 7 ] Однако его точный механизм вирулентности до сих пор неизвестен. Было установлено, что его вирулентность в первую очередь гепатотоксична , хотя могут быть затронуты и другие органы, такие как почки.
Динамика населения
[ редактировать ]Известно, что Cylindrospermopsis raciborskie обладает способностью переносить довольно широкий диапазон климатических условий. Его способность производить акинеты обеспечивает выживание даже в суровых зимних условиях. Динамика популяции сильно зависит от температуры воды в озере и интенсивности подводного освещения и, следовательно, от климатических условий. [ 8 ] Таким образом, любое будущее повышение температуры воды в озерах, предположительно, приведет к увеличению численности популяций C. raciborskie в эвтрофных озерах, что создаст повышенную угрозу для питьевого водоснабжения.
Инцидент на острове Палм
[ редактировать ]В 1979 году Cylindrospermopsis raciborski был признан причиной гепатоэнтерита (инфекции печени, напоминающей гепатит ) у 148 человек у северного побережья Квинсленда на острове Палм. [ 9 ] Загрязнение питьевой воды было связано с обработкой сульфатом меди в системе питьевого водоснабжения острова Соломонова плотина . Сульфат меди предназначался для борьбы с густым цветением водорослей . Однако сульфат меди вызывает лизис цианобактерий, приводящий к высвобождению каких-либо токсичных клеточных компонентов. После расследования было установлено, что вся загрязненная вода поступила из плотины Соломон, где применялся сульфат меди. Именно в ходе этого исследования C. raciborski впервые был идентифицирован как возбудитель .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ « Рафидиопсис рациборский » . ВОРМС . Всемирный реестр морских видов . Проверено 19 октября 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Центр передового опыта NOAA в области Великих озер и здоровья человека. «Информационный бюллетень о Cylindrospermopsis raciborskie» . Архивировано из оригинала 10 августа 2014 г. Проверено 23 ноября 2013 г.
- ^ Бабу Б., Ву Дж.Т. (декабрь 2008 г.). «Производство природного бутилированного гидрокситолуола в качестве антиоксиданта пресноводным фитопланктоном» (PDF) . Журнал психологии . 44 (6): 1447–1454. дои : 10.1111/j.1529-8817.2008.00596.x . ПМИД 27039859 .
- ^ Уилсон, Ким; Марк А. Шембри; Питер Д. Бейкер; Кристофер П. Сэйнт (2000). «Молекулярная характеристика токсичной цианобактерии Cylindrospermopsis Raciborski и разработка видоспецифичной ПЦР» . Прикладная и экологическая микробиология . 66 (1): 332–338. дои : 10.1128/aem.66.1.332-338.2000 . ПМК 91826 . ПМИД 10618244 .
- ^ Падисак, Юдит (1997). «Cylindrospermopsis Raciborski (Wołoszyńska) Seenayya Et Subba Raju, An Expanding. Это важное преимущество для Cylindrospermopsis raciborski, и было замечено, что, хотя динамика его популяции связана с несколькими переменными, азот был основным определяющим фактором в бразильском резервуаре (Pedalinhos, MG). ). Высокоадаптивная цианобактерия: мировое распространение и обзор ее видов. Экология». Архив дополнений к гидробиологии . 4 : 563–593.
- ^ ФИГЕРЕДО, Клебер; Габриэла фон Рюкерт; Артур Купертино; Марилия Понтес; Луяра Фернандес; Соланж Рибейро; Наталья Маран (март 2014 г.). «Недостаток азота как возбудителя прерывистого цветения Cylindrospermopsis raciborski в небольшом тропическом водоеме». ФЭМС Микробиология Экология . 87 (3): 557–567. дои : 10.1111/1574-6941.12243 . ПМИД 24329601 .
- ^ Нестор, Лагос; Хидеюки Онодера; Питер Энтони Загатто; Дариус Андриноло; Сандра MFQ Азеведо; Ясукацу Осима (октябрь 1999 г.). «Первое свидетельство наличия паралитических токсинов моллюсков в пресноводной цианобактерии Cylindrospermopsis raciborskie, выделенной из Бразилии». Токсикон . 37 (10): 1359–1373. дои : 10.1016/s0041-0101(99)00080-x . ПМИД 10414862 .
- ^ Джонк, Клаус; Брюггеманн Р; Рюкер Дж; Лютер Б; Саймон У; Никсдорф Б; Виднер С. (2011). «Моделирование жизненного цикла и динамики популяций Nostocales (цианобактерий)». Экологическое моделирование и программное обеспечение . 26 (5): 669–677. дои : 10.1016/j.envsoft.2010.11.001 .
- ^ Хокинс, Питер; М.Т. Раннегар; А.Р. Джексон; И. Р. Фальконер (1985). «Тяжелая гепатотоксичность, вызванная тропическими цианобактериями (Blue-GreenAlga) Cylindrospermopsis raciborski (Wołoszyńska) Seenaya и Subba Raju, выделенными из внутреннего водоема» . Прикладная и экологическая микробиология . 5. 50 (5): 1292–1295. дои : 10.1128/aem.50.5.1292-1295.1985 . ПМК 238741 . ПМИД 3937492 .