Domni | Bacterii |
---|---|
Domni | Eubacterii |
Divizia | Cianobacterii |
Clasă | Cianoficele |
Ordin | Chroococic |
Familie | Microcystaceae |
Microcystis este un tip de cianobacterii de apă dulce (denumit anterior albastru - alge verzi), ordinea de Chroococcales .
Acest gen de cianobacterii este capabil să producă două tipuri principale de toxine ( neurotoxine și hepatotoxine peptidice, cum ar fi microcistina și cianopeptolina ). Cele specii mai cunoscute este , probabil , Microcystis aeruginosa .
Alte toxine sunt produse de anumite specii (de exemplu heptapeptida Cyanoginosine-LA) produse de M. aeruginosa . Unele specii și tulpini sunt mult mai „toxice” decât altele.
În floare ( florile ) de Microcystis par să crească în frecvență și intensitate în imaginea de tendința de flori de cianobacterii. Acest fenomen ar putea fi explicat prin doi factori: schimbările climatice și stabilirea de programe de supraveghere și monitorizare a sănătății în întreaga lume. Toxina produsă de aceste bacterii ( microcistina ) a fost prezentă în anii 2010 - 2012 în cantități semnificative în toate lacurile din Canada .
Acest gen bacterian face obiectul unei monitorizări speciale, deoarece:
Cuvântul Microcystis derivă din greaca veche: mikros („mic”) și cystis („vezică”)
Celulele sunt mici (cu câțiva micrometri în diametru; sunt necesare 50 de celule una împotriva celeilalte pentru a obține echivalentul grosimii unui fir de păr), lipsite de pereți individuali adevărați și au vezicule umplute cu gaz care le permit să se ridice la suprafață.
Aceste celule sunt cel mai adesea agregate în colonii macroscopice (adică vizibile cu ochiul liber). Dacă apa nu este agitată, aceste colonii formează mai întâi grupuri sferice, apoi își vor pierde coerența pentru a perfora, vor lua forme mai neregulate și se vor dezintegra în timp, ceea ce reprezintă un mod de a produce propagule. Noi colonii care pot fi măturate de curent, vânt sau să fie transportat de păsări de apă (sau de apă de balast de pe barje etc.).
Coerența acestor colonii este permisă de un mucilagiu gros secret secret de colonia de cianobacterii pe măsură ce crește. Acest mucilagiu este alcătuit dintr-un complex de polizaharide ( xiloză , manoză , glucoză , fucoză , galactoză , ramnoză printre altele).
Cele Protoplaștii observate la microscop , au o culoare albastru-verde deschis, dar par a observatorilor brun verzui la întuneric , datorită unui efect optic cauzat de acumularea acestora și , de asemenea , din cauza vezicule umplute cu gaz; este unul dintre criteriile de determinare.
Speciile din genul Microcystis sunt responsabile de înfloriri semnificative în întreaga lume. Acestea din urmă apar rapid datorită unei creșteri foarte rapide a coloniilor și datorită flotabilității permise de veziculele lor umplute cu gaz.
Capacitatea lor de a folosi atât substanțe nutritive minerale, cât și organice în special în apele eutrofe în distrofice (în funcție de ceea ce este disponibil în mediul lor) pare a fi o cheie a dominanței lor într-un număr tot mai mare de medii naturale sau artificiale (lacuri de rezervor, bazine urbane, etc.). O altă cheie este capacitatea lor de a-și regla flotabilitatea ; le permite să se poziționeze optim în zona fotică și stabilă a coloanei de apă, unde vor profita la maximum de lumină și nutrienți . Colonizând suprafața apei, aceste flori concurează (pentru nutrienți și mai ales pentru lumină și oxigen pe timp de noapte) cu multe alte specii (planctonice dar și plante). Aceste bacterii sunt foarte rezistente la razele UV solare și le împiedică să pătrundă în corpul de apă, în beneficiul altor focare microbiene (razele UV solare au proprietăți dezinfectante).
Microcystis este capabil să exploateze dioxidul de carbon din apă și aer, dar și să exploateze fosfor ( fosfați ) și azot ( nitrați ) dizolvați în apă. Coloniile și florile mari de Microcystis sunt suspectate că pot influența puternic nivelurile de azot și fosfor disponibile și de a modifica raportul C / N sau N / P.
Se știe de câteva decenii că îngrășămintele pot declanșa sau promova sau exacerba florile de cianobacterii toxice (în apă dulce și pe mare și în întreaga lume), dar un studiu recent, realizat de mai multe agenții, publicat în revista Ecosphere, arată că în corpurile de apă ( lacuri , de obicei) aceste cianobacterii odată prezente masiv pot modifica ele însele ciclul biogeochimic natural și într-un mod „autoservire” condițiile favorizându-le, prin exploatarea rezervelor de azot în beneficiul lor și fosfor inaccesibil altor forme de plancton și multe alte specii, datorită buclelor de feedback pozitiv care amplifică efectele poluanților și ale schimbărilor climatice, făcând condițiile subacvatice din ce în ce mai favorabile focarelor planctonice. În special, cianobacteriile sunt deseori capabile să fixeze azotul gazos (cum ar fi anumite bacterii terestre care sunt simbionți ai plantelor). Unele specii sunt capabile să (re) mobilizeze fosforul care până atunci fusese considerat prins în sedimente și în apele reci de la fundul coloanei de apă. După moartea bacteriilor sau a altor organisme pe care le ucid cu toxinele lor sau prin lipsirea lor de lumină sau substanțe nutritive, o cantitate mare de azot și fosfor este eliberată din nou în apă, ceea ce permite un nou fitoplancton și supra-creștere microbiană și așa mai departe. În plus, midiile zebra par să îmbunătățească în continuare aceste procese (vezi mai jos).
La Universitatea din Sherbrooke (Canada), reacțiile ecofiziologice ale Microcystis aeruginosa la iluminatul artificial de noapte au fost studiate în laborator (într-un turbidostat, în absența și în prezența iluminatului nocturn, la intensități de lumină echivalente cu cea care poate fi văzut în oraș la marginea unui lac sau a unui pârâu) Rezultate: anumite funcții fiziologice sunt afectate de poluarea luminoasă (de exemplu: randamentul cuantic al fotosintezei, cantitatea de clorofilă a și proteinele fotosintetice per celulă); în timp ce altele nu (cum ar fi producerea anumitor proteine fotosintetice, eficiența fotosintetică și biosinteza microcistinei intracelulare.
Începând cu anii 1980, ca avans geografic al midiei zebră (o specie de midie de apă dulce care este foarte invazivă în Europa și Statele Unite), oamenii de știință au observat în corpurile de apă o coincidență tulburătoare între sosirea acestui mucegai și din ce în ce mai importantă și focare frecvente de Microcystis .
Recent s-a demonstrat că această midie, spre deosebire de midiile mari de apă dulce, susține foarte bine toxinele eliberate în mediu de Micocystis . Potrivit lui Vanderploeg & al (2001), capacitatea sa de a filtra selectiv apa favorizează înflorirea Microcystis.
Genomul unui cyanobacterium ( Microcystis aeruginosa ) aparținând acestui gen și utilizat ca un organism model face obiectul diferitelor studii, în special pentru a înțelege mai bine capacitatea acestui organism de a exploata azot și fosfor în soluție în apă. Și condițiile pe care face să producă toxine. Genomul acestui organism a fost secvențiat și publicat pentru prima dată în 2007 .
De asemenea, căutăm prin genetică să înțelegem mai bine relațiile dintre speciile care produc toxine și cele care nu fac parte din Microcystis .
Studiul genomurilor vizează, de asemenea, identificarea primerilor utili pentru testele de detectare a cianobacteriilor „expuse riscului” (adică capabile să secrete toxine), în special în rezervoarele de apă potabilă și în zonele de apă.
Conform datelor acumulate începând cu anii 1980 , tratamentul cu algaecide este inutil sau contraproductiv (algele moarte vor elibera substanțe nutritive care vor permite un nou focar, poate chiar mai important, și prin moartea cianoficelor care se eliberează masiv în apă (și în cantități mai mici în aer) de cianotoxine).
Limitarea atât a poluării cu azot, cât și a excesului de fosfor din corpurile de apă pare a fi primul pas necesar pentru controlul acestor specii.
Stațiile de epurare a apelor uzate au redus în multe țări aportul de fosfor, dar poluarea cauzată de autoturisme , industrii , orașe și încălzitoare domestice, marina comercială și barje , prin combinarea cu poluarea cu ozon (oxidarea NOx de ozon) produc nitrați foarte solubili în ploaie și suprafata apei. Acești nitrați se adaugă celor aplicați solului sau pulverizați ca îngrășământ cu azot agricol, o parte din care se termină și în corpurile de apă de suprafață.
Când aceste bacterii nu au azot, s-a demonstrat că le dezactivează pe cele din genele lor care codifică producția de toxine, iar conținutul de toxine al celulelor scade.
În ceea ce privește producția de cianotoxine, disponibilitatea nitraților și a fosfaților nu pare a fi un factor determinant în conformitate cu Utkilen și Gjølme (1995), în timp ce disponibilitatea fierului pare necesară pentru producerea de toxine de către M. aeruginosa.
Știm de la mijlocul XX - lea secol plantele acvatice scufundat ( macrofite ) ar trebui să protejeze biofilmelor bacteriene și alge. Acestea fac acest lucru printr-o concurență simplă pentru anumiți nutrienți în soluție, dar și uneori prin eliberarea de substanțe inhibitoare. Cel puțin o plantă acvatică ( Myriophyllum spicatum ) eliberează în apă patru compuși polifenolici alelopatici (care inhibă dezvoltarea Microcystis aeruginosa ). Cele două cele mai eficiente din laborator sunt acidul galic și acidul pirogalic , dar aceste patru molecule par să acționeze sinergic și mai eficient.
În mediul natural, înflorește Microcystis sp. constau din celule adunate împreună ca colonii. Aceste colonii prezintă o diversitate semnificativă de forme și structuri. Acesta este modul în care primele încercări de identificare a speciilor au fost făcute din criterii morfologice bazate pe observarea cu un microscop optic și apoi electronic. Este important de reținut că, atunci când o tulpină de Microcystis este menținută în cultură, își poate pierde organizarea colonială și poate apărea sub forma unei celule izolate care nu mai permite identificarea acesteia. În plus, identificarea diferitelor specii de Microcystis pe criterii morfologice este acum pusă sub semnul întrebării de datele genetice. Acesta este motivul pentru care identificarea și taxonomia genului Microcystis și a speciilor care îl compun sunt în continuă evoluție. Printre speciile descrise până în prezent și enumerate în literatura științifică se numără: