Cianobactérias: características, anatomia e fisiologia - Médico - 2023

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A presença de oxigénio na nossa atmosfera é algo tão comum para nós que normalmente não o valorizamos, e quando o fazemos, damos graças às plantas, pois são elas que mantêm o ciclo deste gás que todos os animais utilizam para respire e, portanto, mantenha-nos vivos

Mas fazer isso sem ofender as plantas é não ser verdade. Porque houve um tempo em que a atmosfera da terra era um lugar totalmente inóspito em que havia apenas vapor de água, dióxido de carbono, monóxido de carbono, etc., mas nenhum oxigênio.

Então de onde isso veio? Como a atmosfera passou de ter essa composição para ser composta de mais de 28% de oxigênio e menos de 0,07% de dióxido de carbono e outros gases que antes eram a maioria? Chegou a hora, então, de apresentar os protagonistas deste artigo: as cianobactérias.

Essas bactérias foram os primeiros organismos capazes de fotossíntese, causando o que é conhecido como a Grande Oxidação, uma mudança ambiental ocorrida há 2,4 bilhões de anos e que encheu a atmosfera de oxigênio. Hoje veremos as características e a importância desses organismos primitivos.

Recomendamos que você leia: "As 6 camadas da atmosfera (e suas propriedades)"

Bactérias no mundo primitivo: quando surgiram?

As cianobactérias são uma vantagem no domínio das bactérias. Portanto, embora tenham sido historicamente considerados algas (veremos por quê mais tarde), eles são bactérias. Neste sentido, cianobactérias são organismos unicelulares procarióticos.

Como bactérias que são, somos antes um dos precursores da vida. Juntamente com as archaea, as bactérias são os seres vivos mais antigos, surgindo há cerca de 4.100 milhões de anos, apenas 400 milhões de anos após a formação do nosso planeta.

Para saber mais: "Quais foram as primeiras formas de vida em nosso planeta?"

Seja como for, sendo seres procarióticos (ao contrário de eucariotos como animais, plantas, fungos ou protozoários), estamos lidando com organismos unicelulares primitivos cujo material genético não se encontra dentro de um núcleo delimitado, mas "flutuando" no citoplasma. .

Levando em consideração que foram os únicos habitantes da Terra por milhões de anos (os eucariotos não surgiram até cerca de 2,6 bilhões de anos atrás) e que tiveram que se adaptar a condições muito inóspitas, as bactérias foram diferenciadas em inúmeras espécies.

Na verdade, estima-se que, além de pode haver mais de 6 trilhões de trilhões de bactérias no mundo, o número de espécies diferentes gira em torno de 1 bilhão. Como podemos deduzir, estamos diante de um reino incrivelmente diverso (um de sete) de seres vivos, com organismos capazes de ser patógenos, vivendo em ambientes extremos, crescendo em solos, sobrevivendo sem oxigênio e até realizando fotossíntese, como as plantas.

E aqui, apresentando o conceito de fotossíntese, é quando chegamos às cianobactérias, organismos que mudariam para sempre a história evolutiva da Terra. Sem eles, não estaríamos aqui.

O que são cianobactérias e por que causaram a Grande Oxidação?

Como mencionado acima, as cianobactérias são uma vanguarda no domínio das bactérias. São organismos procarióticos unicelulares capazes de fotossíntese oxigenada, ou seja, de capturar dióxido de carbono e, por meio de diferentes transformações químicas, sintetizar matéria orgânica e liberar oxigênio.

As cianobactérias são os únicos procariontes capazes de fotossíntese oxigenada. Os outros filos de bactérias e arquéias realizam outras formas de fotossíntese, mas nenhuma delas culmina na liberação de oxigênio, mas sim outras substâncias como hidrogênio ou enxofre.

Seja como for, as cianobactérias surgiram por evolução de outras bactérias agora há cerca de 2,8 bilhões de anos. Desde o seu surgimento, as cianobactérias representaram um enorme sucesso evolutivo, pois graças ao desenvolvimento de estruturas como a clorofila, pigmento necessário à fotossíntese oxigenada e que dá a cor verde característica, começaram a crescer em todos os mares da Terra.

Agora, eles causaram uma das maiores extinções da história da Terra. Nunca se produziu oxigênio, composto que, na época, era tóxico para outras bactérias. Nesse contexto, as cianobactérias começaram a encher os mares (e, aliás, a atmosfera) de oxigênio que começou a fazer desaparecer muitas espécies de bactérias.

Cerca de 2.400 milhões de anos atrás, aconteceu o que é conhecido como a Grande Oxidação., uma mudança ambiental que causou o desaparecimento de muitas espécies e o aumento incrível de cianobactérias.

Representação de como ocorreu a Grande Oxidação, ou seja, a liberação massiva de oxigênio na atmosfera.

As cianobactérias continuaram a crescer nos mares até que, cerca de 1,85 bilhão de anos atrás, o oxigênio estava alto o suficiente na atmosfera para ser absorvido pela superfície da Terra e a camada de ozônio formada.

Seja como for, as cianobactérias foram fundamentais não apenas para o surgimento de seres eucarióticos que usavam o oxigênio para viver, mas para que a vida pudesse deixar os oceanos e se desenvolver em terra. Sem a extinção em massa da Grande Oxidação, quem sabe como seria o mundo hoje.

Em resumo, as cianobactérias são procariotos unicelulares que, surgindo há cerca de 2.800 milhões de anos, foram os primeiros organismos a realizar a fotossíntese oxigenada, causando o acúmulo de oxigênio na atmosfera (passou de 0% a 28%) e, portanto, permitindo o desenvolvimento de formas de vida mais complexas.

Recomendamos que você leia: "Os 7 reinos dos seres vivos (e suas características)"

As 13 principais características das cianobactérias

Hoje, cerca de 150 gêneros diferentes de cianobactérias foram registrados, com cerca de 2.000 espécies diferente. Embora adotem formas e tamanhos muito diferentes, todos os membros dessa borda primitiva da bactéria compartilham algumas características em comum, que analisaremos a seguir.

1. Eles realizam fotossíntese oxigenada

Como já comentamos, a principal característica das cianobactérias é que elas realizam (e foram os primeiros seres vivos a fazê-lo) a fotossíntese oxigenada, via metabólica que permite a síntese de matéria orgânica por meio da fixação de dióxido de carbono, liberando oxigênio como um produto residual. É o mesmo processo que as plantas realizam.

2. Eles têm pigmentos fotossintéticos

Para realizar o processo acima, são necessários pigmentos fotossintéticos. No caso das cianobactérias, temos a clorofila (cor verde) e as ficocianinas, que dão uma cor azulada. Por esta razão colônias de cianobactérias são percebidas como uma cor azul esverdeada. O importante é que quando a luz incide sobre esses pigmentos, eles ficam excitados, estimulando as reações fotossintéticas.

Para saber mais sobre fotossíntese: "Ciclo de Calvin: o que é, características e resumo"

3. Existem espécies tóxicas

Das 2.000 espécies registradas, cerca de 40 deles têm alguma cepa com a capacidade de sintetizar toxinas. No entanto, essa produção de toxinas só acontece em condições muito específicas, nas quais elas crescem de forma descontrolada, formando florações, que discutiremos mais tarde.

De qualquer forma, as toxinas são geralmente hepatotóxicas (afetam o fígado) ou neurotóxicas (afetam o sistema nervoso) e prejudicam peixes ou animais próximos que bebem água. Eles podem ser mortais, mas os florescimentos de cianobactérias são facilmente reconhecíveis (colônias podem ser vistas na água), portanto, em princípio, não há risco de envenenamento humano.

Recomendamos que você leia: "Os 20 animais mais peçonhentos que existem"

4. Eles são gram negativos

A diferenciação em bactérias gram negativas e gram positivas é muito importante na vida diária da microbiologia. Nesse caso, estamos diante de um filo de bactérias gram negativas, o que significa que elas possuem uma membrana celular interna, acima desta uma parede celular de peptidoglicano muito fina e, acima desta, uma segunda membrana celular externa.

Para saber mais: "Coloração de Gram: usos, características e tipos"

5. Eles podem formar colônias

Todas as cianobactérias são unicelulares (todos os procariontes são), mas muitas delas são capazes de se organizar em colônias, ou seja, milhões de células se juntando e formando filamentos visíveis a olho nu. Esta é a razão pela qual as algas verdes azuis foram consideradas.

6. Eles habitam rios e lagos tropicais

O fato de serem primitivos não significa que não existam mais. Nem muito menos. As cianobactérias continuam a habitar ecossistemas de água doce (algumas espécies são halofílicas e podem se desenvolver em mares e oceanos, mas não é comum), principalmente as lênticas, ou seja, aquelas com pouco movimento da água, como lagos e lagoas.

De qualquer forma, apesar de ser a mais comum, também podemos encontrar cianobactérias no solo (desde que úmido), no esgoto, nas toras em decomposição e até nos gêiseres, pois algumas espécies são capazes de resistir muito. altas temperaturas.

7. Eles têm vesículas de gás

Para fotossintetizar, as cianobactérias precisam de luz. E em um sistema aquático, onde há mais luz? Na superfície, certo? Pois bem, nesse sentido, as cianobactérias possuem, em seu citoplasma, vacúolos gasosos, que funcionam como uma espécie de "flutuadores" que mantêm as células flutuando, sempre nas camadas superficiais da água.

8. Eles são maiores do que a maioria das bactérias

A maioria das bactérias tem entre 0,3 e 5 mícrons de tamanho. Cianobactérias, por outro lado, normalmente medem entre 5 e 20 micrômetros. Eles ainda são muito pequenos, mas estão acima da média para bactérias.

9. Eles geralmente têm a forma de um coco

A diversidade de morfologias é enorme, mas é verdade que a maioria das cianobactérias tende a ter o formato de coco, ou seja, mais ou menos esférico. Isso explica por que, como a maioria das bactérias cocóides, eles têm a tendência de formar colônias entre organismos diferentes.

Recomendamos que você leia: "Os diferentes tipos de bactérias (e suas características)"

10. Eles são responsáveis por 30% da fotossíntese global

Como mencionamos no início, acreditar que a fotossíntese é apenas uma questão de plantas é não ser verdade. Hoje, estima-se que as cianobactérias podem continuar sendo responsáveis por até 30% dos mais de 200 bilhões de toneladas de carbono fixadas a cada ano na Terra e que permitem a liberação de oxigênio.

11. Eles se reproduzem assexuadamente

Como todas as bactérias, as cianobactérias se reproduzem assexuadamente, ou seja, gerando clones. Dependendo da espécie, isso será feito por bipartição (uma célula simplesmente se divide em duas), fragmentação (ela libera fragmentos que irão se regenerar, dando origem a uma nova célula adulta) ou esporulação (células conhecidas como esporos são geradas que, sob as condições adequadas, germinam e dão origem a uma nova célula).

12. Eles podem formar flores

Como mencionamos quando falamos sobre toxinas, as colônias de cianobactérias podem crescer descontroladamente, causando o que é conhecido como floração ou florescimento. Essas proliferações massivas só acontecem em condições muito específicas.

Deve haver poucas marés, pouco vento, água com temperatura elevada (entre 15 e 30 ° C), muitos nutrientes (águas eutróficas), pH próximo do neutro, etc. De qualquer forma, as flores causam turvação na água e você pode ver claramente as colônias azul-esverdeadas que são impressionantes. Isso geralmente só acontece em água estagnada.

13. Eles não têm flagelos

Uma característica importante das cianobactérias é que não possuem flagelos para se moverem, mas isso se faz, embora não seja muito claro, por deslizamento graças às substâncias mucosas que liberam. De qualquer forma, sua capacidade de se mover é muito limitada pelas correntes de água. É realmente importante apenas nas espécies que crescem no solo.