Cianobactérias: características, morfologia, toxicidade - Ciência - 2023

Contente

As cianobactériaAnteriormente conhecidas como algas verdes azuis, elas são um filo de bactérias formado pelos únicos procariontes capazes de usar a luz do sol para obter energia e água como fonte de elétrons na fotossíntese (fotossíntese oxigenada).

Como as plantas superiores, eles contêm pigmentos que lhes permitem realizar a fotossíntese oxigenada. Este filo inclui cerca de 2.000 espécies em 150 gêneros, com uma ampla variedade de formas e tamanhos.

As cianobactérias são organismos muito antigos. Microfósseis com grande semelhança com cianobactérias modernas foram encontrados em depósitos que datam de 2,1 bilhões de anos. Moléculas características de biomarcadores de cianobactérias também foram encontradas em depósitos marinhos de 2,7 e 2,5 bilhões de anos.

Devido à capacidade das cianobactérias de produzir e liberar oxigênio como subproduto da fotossíntese, acredita-se que seu surgimento na Terra permitiu a modificação da atmosfera, causando um grande evento de oxigenação.

O aumento do oxigênio pode ter causado uma diminuição na concentração de metano atmosférico há aproximadamente 2,4 a 2,1 bilhões de anos, causando a extinção de muitas espécies de bactérias anaeróbias.

Algumas cepas de espécies de cianobactérias podem produzir toxinas potentes em ambientes aquáticos. Essas toxinas são metabólitos secundários que são liberados no meio ambiente quando as condições ambientais são extremas, em ambientes eutróficos, com altas concentrações de nutrientes minerais como fósforo e condições particulares de pH e temperatura.

Caracteristicas geral

As cianobactérias são bactérias de coloração gram-negativas, que podem ser unicelulares ou formar colônias em forma de filamentos, folhas ou esferas ocas.

Dentro dessa diversidade, diferentes tipos de células podem ser observados:

As células vegetativas são aquelas que se formam em condições ambientais favoráveis, nas quais ocorre a fotossíntese.
Akinetes, endosporos produzidos em condições ambientais difíceis.
Os heterócitos, células de paredes espessas, contêm a enzima nitrogenase, que está envolvida na fixação de nitrogênio em ambientes anaeróbicos.

As cianobactérias são os organismos mais simples que exibem ciclos circadianos, oscilações de variáveis biológicas em intervalos regulares de tempo associadas a mudanças ambientais periódicas durante o dia. O relógio circadiano nas cianobactérias funciona a partir do ciclo de fosforilação KaiC.

As cianobactérias estão distribuídas em uma grande diversidade de ambientes terrestres e aquáticos: rochas nuas, rochas temporariamente umedecidas em desertos, água doce, oceanos, solo úmido e até mesmo em rochas antárticas.

Eles podem fazer parte do plâncton em corpos d'água, formar biofilmes fototróficos em superfícies expostas ou estabelecer uma relação simbiótica com plantas ou fungos formadores de líquen.

Algumas cianobactérias desempenham um papel importante nos ecossistemas. Microcoleus vaginatus Y M. vaginatus estabiliza o solo usando uma bainha de polissacarídeo que se liga às partículas de areia e absorve água.

Bactérias do gênero Prochlorococcus eles produzem mais da metade da fotossíntese do oceano aberto, dando uma contribuição importante para o ciclo global do oxigênio.

Várias espécies de cianobactérias, como Aphanizomenon flos-aquae Y Arthrospiraplatensis (Espirulina), são colhidas ou cultivadas como fontes de alimento, ração animal, fertilizantes e produtos para a saúde.

Morfologia

As células cianobacterianas têm uma parede celular gram-negativa altamente diferenciada com uma membrana plasmática e uma membrana externa separada por um espaço periplasmático.

Além disso, eles têm um sistema interno de membranas tilacóides, onde residem as cadeias de transferência de elétrons que estão envolvidas na fotossíntese e na respiração. Esses diferentes sistemas de membrana conferem a essas bactérias uma complexidade única.

Eles não têm flagelos. Algumas espécies possuem filamentos móveis chamados de hormogonia, que lhes permitem deslizar nas superfícies.

As formas filamentosas multicelulares, como o gênero Oscilatoria, são capazes de gerar um movimento ondulante através da oscilação do filamento.

Outras espécies que habitam colunas de água formam vesículas de gás, formadas por uma bainha de proteína, que lhes confere flutuabilidade.

A hormona é composta de células finas com células pontiagudas nas extremidades. Essas células são liberadas e mobilizadas, brotando em locais distantes da colônia principal, de onde surgem novas colônias.

Sistemático

A classificação das cianobactérias nos níveis taxonômicos mais elevados tem sido fortemente debatida. Essas bactérias foram inicialmente classificadas como algas azul-esverdeadas (Cyanophyta), de acordo com códigos botânicos. Esses estudos iniciais foram baseados em características morfológicas e fisiológicas.

Posteriormente, na década de 1960, quando foram estabelecidas as características procarióticas desses microrganismos, as cianobactérias foram reclassificadas para o código bacteriológico.

Em 1979, foram propostas 5 seções correspondentes a 5 ordens: seção I = Chroococcales, seção II = Pleurocapsales, seção III = Oscillatoriales, seção IV = Nostocales e seção V = Stigonematales.

O sistema taxonômico das cianobactérias foi radicalmente alterado com a introdução da microscopia eletrônica e dos métodos moleculares e genéticos.

A taxonomia das cianobactérias foi revisada quase continuamente nos últimos 50 anos, nos quais propostas radicalmente diferentes foram geradas. O debate sobre a classificação das cianobactérias continua.

As últimas propostas de árvores filogenéticas para este filo propõem o uso das ordens: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales e Nostocales. Essas ordens são compostas por gêneros monofiléticos, compostos por muitas espécies.

Toxicidade

Estima-se que existam 150 gêneros de cianobactérias contendo aproximadamente 2.000 espécies, das quais cerca de 46 possuem alguma cepa produtora de toxinas.

Em ecossistemas aquáticos, a abundância de cianobactérias pode atingir níveis muito elevados quando as condições ambientais são adequadas para o seu crescimento, o que favorece o acúmulo de metabólitos secundários no citoplasma.

Quando as condições ambientais se tornam desfavoráveis, com o aumento das concentrações de nutrientes minerais como o fósforo, as cianobactérias morrem, produzindo lise celular e liberação de toxinas no meio ambiente.

Foram identificados dois tipos principais de toxinas: hepatotoxinas e neurotoxinas. As neurotoxinas são produzidas principalmente por espécies e cepas dos gêneros: Anabaena, Aphanizomenon, Oscilatoria, Trichodesmium Y Cylindrospermopsis.

As neurotoxinas agem rapidamente, causando morte por parada respiratória poucos minutos após a ingestão de altas concentrações de toxina. A saxitoxina é uma neurotoxina paralisante, listada no Anexo 1 da Convenção de Armas Químicas.

Hepatotoxinas são produzidas pelos gêneros Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscilatoria, Nostoc Y Cylindrospermopsis. Eles causam o tipo de envenenamento mais comum relacionado às cianobactérias. Eles atuam mais lentamente e podem levar à morte algumas horas ou dias após a intoxicação.

Referências

Dmitry A. Los. (2017). Cianobactérias: Omics e Manipulação | Livro. Caister Academic Press. Moscou, Rússia. 256 pp.
Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, J.R. (2014). Classificação taxonômica de cianoprokaryotes (gêneros cianobacterianos) 2014, usando uma abordagem polifásica. Preslia 86: 295–335.
Gupta, R.C. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Academic Press. Pp 1168.
Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn e R. S. Gupta. (2014). Análise filogenética e assinaturas moleculares definindo um clado monofilético de cianobactérias heterocísticas e identificando seus parentes mais próximos. Photosynthesis Research, 122 (2): 171–185.
Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detecção de cianobactérias e suas toxinas. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
Colaboradores da Wikipedia. (2018, 2 de outubro). Cianobactéria. NoWikipédia, a enciclopédia livre. Recuperado 10:40, 12 de outubro de 2018, em en.wikipedia.org