დღევანდელ ორგანიზმებს შორის არიან ისეთებიც, რომელთა კუთვნილების შესახებ ველური ბუნების რომელიმე სამეფოს შესახებ მუდმივი კამათია. ასეა არსებებთან, რომლებსაც ციანობაქტერიებს უწოდებენ. მიუხედავად იმისა, რომ მათ შესაბამისი სახელიც კი არ აქვთ. ძალიან ბევრი სინონიმი:
- ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეები;
- ციანობიონტები;
- ფიკოქრომის მარცვლები;
- ციანიდები;
- ლორწოს წყალმცენარეები და სხვა.
ასე გამოდის, რომ ციანობაქტერია არის სრულიად პატარა, მაგრამ ამავე დროს ისეთი რთული და საკამათო ორგანიზმი, რომელიც საჭიროებს ფრთხილად შესწავლას და სტრუქტურის გათვალისწინებას, რათა დადგინდეს ზუსტი ტაქსონომიური კუთვნილება.
არსებობისა და აღმოჩენის ისტორია
ნამარხი ნაშთების მიხედვით ვიმსჯელებთ, ლურჯი-მწვანე წყალმცენარეების არსებობის ისტორია შორეულ წარსულში, რამდენიმე (3,5) მილიარდი წლის წინ მიდის. ასეთმა დასკვნებმა შესაძლებელი გახადა პალეონტოლოგების კვლევები, რომლებმაც გააანალიზეს იმ შორეული დროის ქანები (მათი მონაკვეთები).
ნიმუშების ზედაპირზე იყოაღმოჩნდა ციანობაქტერიები, რომელთა აგებულება არ განსხვავდებოდა თანამედროვე ფორმებისგან. ეს მიუთითებს ამ არსებების ადაპტაციის მაღალ ხარისხზე სხვადასხვა ჰაბიტატის პირობებთან, მათ უკიდურეს გამძლეობასა და გადარჩენაზე. აშკარაა, რომ მილიონობით წლის განმავლობაში პლანეტის ტემპერატურისა და გაზის შემადგენლობის მრავალი ცვლილება მოხდა. თუმცა, არაფერი იმოქმედა ციანის სიცოცხლისუნარიანობაზე.
თანამედროვე დროში ციანობაქტერია არის ერთუჯრედიანი ორგანიზმი, რომელიც აღმოაჩინეს ერთდროულად ბაქტერიული უჯრედების სხვა ფორმებთან ერთად. ანუ ანტონიო ვან ლეუვენჰუკი, ლუი პასტერი და სხვა მკვლევარები XVIII-XIX საუკუნეებში.
ისინი უფრო საფუძვლიანად იქნა შესწავლილი მოგვიანებით, ელექტრონული მიკროსკოპის შემუშავებით და კვლევის მოდერნიზებული მეთოდებითა და მეთოდებით. გამოვლენილია ციანობაქტერიების ფუნქციები. უჯრედის სტრუქტურა მოიცავს უამრავ ახალ სტრუქტურას, რომელიც არ არის ნაპოვნი სხვა არსებებში.
კლასიფიკაცია
საკითხი მათი ტაქსონომიური კუთვნილების განსაზღვრის შესახებ ღია რჩება. ჯერჯერობით მხოლოდ ერთი რამ არის ცნობილი: ციანობაქტერიები პროკარიოტებია. ეს დასტურდება ისეთი ფუნქციებით, როგორიცაა:
- ბირთვის, მიტოქონდრიების, ქლოროპლასტების ნაკლებობა;
- მიურეინის არსებობა უჯრედის კედელში;
- S-რიბოსომის მოლეკულები უჯრედში.
მიუხედავად ამისა, ციანობაქტერიები პროკარიოტებია, დაახლოებით 1500 ათასი ჯიშით. ყველა მათგანი კლასიფიცირებული იყო და გაერთიანდა 5 დიდ მორფოლოგიურ დაჯგუფებად.
- ქროოკოკი. საკმარისად დიდი ჯგუფი, რომელიც აერთიანებს ერთ ანკოლონიური ფორმები. ორგანიზმების მაღალი კონცენტრაცია შენარჩუნებულია საერთო ლორწოს მიერ, რომელიც გამოიყოფა თითოეული ინდივიდის უჯრედის კედლით. ფორმის მიხედვით, ამ ჯგუფში შედის ღეროების ფორმის და სფერული სტრუქტურები.
- პლევროკაფსალი. ძალიან ჰგავს წინა ფორმებს, თუმცა, თავისებურება ჩნდება ბეოციტების წარმოქმნის სახით (ამ ფენომენის შესახებ მოგვიანებით). აქ შემავალი ციანობაქტერიები მიეკუთვნება სამ ძირითად კლასს: პლევროკაპები, დერმოკაპები, მიქსოსარცინები.
- ოქსილატორები. ამ ჯგუფის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ ყველა უჯრედი გაერთიანებულია ლორწოს საერთო სტრუქტურაში, რომელსაც ეწოდება ტრიქომები. გაყოფა ხდება ამ ძაფის მიღმა გასვლის გარეშე, შიგნით. ოსცილატორია მოიცავს ექსკლუზიურად ვეგეტატიურ უჯრედებს, რომლებიც ასექსუალურად იყოფა ნახევრად.
- ნოსტოკი. საინტერესოა მათი კრიოფილურობით. შეუძლია ღია ყინულოვან უდაბნოებში ცხოვრება, მათზე ფერადი დარბევის ფორმირება. "ყინულის აყვავებული უდაბნოების" ე.წ. ამ ორგანიზმების ფორმები ასევე ძაფისებრია ტრიქომების სახით, თუმცა სქესობრივი გამრავლება, სპეციალიზებული უჯრედების - ჰეტეროცისტების დახმარებით. აქ შეიძლება მივაკუთვნოთ შემდეგი წარმომადგენლები: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- სტიგონემი. ძალიან ჰგავს წინა ჯგუფს. რეპროდუქციის მეთოდში მთავარი განსხვავება ისაა, რომ მათ შეუძლიათ ერთსა და იმავე უჯრედში მრავალჯერ გაყოფა. ამ ასოციაციის ყველაზე პოპულარული წარმომადგენელია მეთევზეები.
ამგვარად, ციანიდი კლასიფიცირდება მორფოლოგიური კრიტერიუმების მიხედვით, რადგან დანარჩენზე ბევრი კითხვა და დაბნეულობაა. ბოტანიკოსები და მიკრობიოლოგები საერთო მნიშვნელშიციანობაქტერიების სისტემატიკა ჯერ კიდევ არ არის შესაძლებელი.
ჰაბიტატები
სპეციალური ადაპტაციების არსებობის გამო (ჰეტეროციტები, ბეოციტები, უჩვეულო თილაკოიდები, გაზის ვაკუოლები, მოლეკულური აზოტის დაფიქსირების უნარი და სხვა), ეს ორგანიზმები ყველგან დასახლდნენ. მათ შეუძლიათ გადარჩენა ყველაზე ექსტრემალურ პირობებშიც კი, რომლებშიც ცოცხალი ორგანიზმი საერთოდ ვერ იარსებებს. მაგალითად, ცხელი თერმოფილური წყაროები, ანაერობული პირობები წყალბადის სულფიდის ატმოსფეროთი, მჟავე გარემო 4-ზე ნაკლები pH.
ციანობაქტერია არის ორგანიზმი, რომელიც მშვიდად ცხოვრობს ზღვის ქვიშასა და კლდოვან რაფებზე, ყინულის ბლოკებსა და ცხელ უდაბნოებზე. თქვენ შეგიძლიათ ამოიცნოთ და დაადგინოთ ციანიდების არსებობა მათი კოლონიების დამახასიათებელი ფერის დაფის მიხედვით. ფერი შეიძლება განსხვავდებოდეს ლურჯი-შავიდან ვარდისფერამდე და მეწამულამდე.
მათ ლურჯ-მწვანეს უწოდებენ, რადგან ისინი ხშირად ქმნიან ლურჯ-მწვანე ლორწოვან გარსს ჩვეულებრივი სუფთა ან მარილიანი წყლის ზედაპირზე. ამ ფენომენს "წყლის აყვავებას" უწოდებენ. მისი ნახვა შესაძლებელია თითქმის ნებისმიერ ტბაზე, რომელიც იწყებს ზედმეტ ზრდას და დაჭაობებას.
უჯრედის სტრუქტურის მახასიათებლები
ციანობაქტერიებს აქვთ ჩვეულებრივი სტრუქტურა პროკარიოტული ორგანიზმებისთვის, მაგრამ არსებობს გარკვეული მახასიათებლები.
უჯრედის სტრუქტურის გენერალური გეგმა ასეთია:
- უჯრედის კედელი დამზადებულია პოლისაქარიდებისა და მურეინისგან;
- პლაზმური მემბრანის ბილიპიდური სტრუქტურა;
- ციტოპლაზმა თავისუფლად განაწილებული გენეტიკური მასალით მოლეკულის სახითდნმ;
- ტილაკოიდები, რომლებიც ასრულებენ ფოტოსინთეზის ფუნქციას და შეიცავს პიგმენტებს (ქლოროფილებს, ქსანთოფილებს, კაროტინოიდებს).
უჯრედის სპეციალური ნაწილები შემდგომში იქნება განხილული.
სპეციალიზებული სტრუქტურების ტიპები
პირველ რიგში, ეს არის ჰეტეროცისტები. ეს სტრუქტურები არ არის ნაწილები, არამედ თავად უჯრედები, როგორც ტრიქომის ნაწილი (ლორწოს მიერ გაერთიანებული საერთო კოლონიური ძაფი). ისინი განსხვავდებიან მიკროსკოპით დათვალიერებისას მათი შემადგენლობით, რადგან მათი მთავარი ფუნქციაა ფერმენტის წარმოება, რომელიც საშუალებას აძლევს ჰაერიდან მოლეკულური აზოტის ფიქსაციას. ამიტომ ჰეტეროცისტებში პრაქტიკულად არ არის პიგმენტები, მაგრამ ბევრია აზოტი.
მეორე, ეს არის ჰორმოგონიები - ტრიქომებიდან ამოღებული უბნები. ემსახურება გამრავლების ადგილებს.
ბეოციტები არის ერთგვარი ქალიშვილური უჯრედები, მასობრივად დაჯილდოვებული ერთი დედისგან. ზოგჯერ მათი რიცხვი ერთ გაყოფის პერიოდში ათასს აღწევს. დერმოკაპებს და სხვა Pleurocapsodiaceae-ს შეუძლია ასეთი თვისება.
აკინეტი არის სპეციალური უჯრედები, რომლებიც მოსვენებულნი არიან და შედიან ტრიქომებში. განსხვავდება უფრო მასიური, პოლისაქარიდით მდიდარი უჯრედის კედლით. მათი როლი ჰეტეროცისტების მსგავსია.
გაზის ვაკუოლი - ყველა ციანობაქტერიას აქვს ისინი. უჯრედის სტრუქტურა თავდაპირველად გულისხმობს მათ არსებობას. მათი როლი არის მონაწილეობა მიიღოს წყლის აყვავების პროცესებში. ასეთი სტრუქტურების სხვა სახელია კარბოქსიზომები.
უჯრედების ჩანართები. ისინი რა თქმა უნდა არსებობენ მცენარეულ, ცხოველურ და ბაქტერიულ უჯრედებში. თუმცა, ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებში, ეს ჩანართები გარკვეულწილად განსხვავებულია. ეს მოიცავს:
- გლიკოგენი;
- პოლიფოსფატის გრანულები;
- ციანოფიცინი არის სპეციალური ნივთიერება, რომელიც შედგება ასპარტატის, არგინინისგან. ემსახურება აზოტის დაგროვებას, რადგან ეს ჩანართები ჰეტეროცისტებშია.
ეს არის ის, რაც აქვს ციანობაქტერიას. ძირითადი ნაწილები და სპეციალიზებული უჯრედები და ორგანელები არის ის, რაც ციანიდებს საშუალებას აძლევს განახორციელონ ფოტოსინთეზი, მაგრამ ამავე დროს ეკუთვნის ბაქტერიებს.
რეპროდუქცია
ეს პროცესი არ არის განსაკუთრებით რთული, რადგან ის იგივეა, რაც ჩვეულებრივი ბაქტერიების. ციანობაქტერიებს შეუძლიათ გაიყოს ვეგეტატიურად, ტრიქომის ნაწილები, ნორმალური უჯრედი ორად ან განახორციელონ სექსუალური პროცესი.
ხშირად ამ პროცესებში მონაწილეობენ ჰეტეროცისტების, აკინეტის, ბეოციტების სპეციალიზებული უჯრედები.
ტრანსპორტის მეთოდები
ციანობაქტერიის უჯრედი გარედან დაფარულია უჯრედის კედლით, ზოგჯერ ასევე სპეციალური პოლისაქარიდის ფენით, რომელსაც შეუძლია მის ირგვლივ ლორწოს კაფსულის შექმნა. სწორედ ამ თვისების წყალობით ხდება ციანის მოძრაობა.
არ არსებობს დროშები ან განსაკუთრებული გამონაყარი. მოძრაობა შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ მყარ ზედაპირზე ლორწოს დახმარებით, მოკლე შეკუმშვით. ზოგიერთ ოსცილატორიუმს გადაადგილების ძალიან უჩვეულო გზა აქვს - ისინი ტრიალებს თავიანთი ღერძის გარშემო და ამავე დროს იწვევს მთელი ტრიქომის ბრუნვას. ასე მოძრაობს ზედაპირი.
აზოტის ფიქსაციის უნარი
ამ ფუნქციას აქვს თითქმის ყველა ციანობაქტერია. ეს შესაძლებელია ფერმენტ ნიტროგენაზას არსებობის გამო, რომელსაც შეუძლია მოლეკულური აზოტის დაფიქსირება დაგარდაქმნის მას ნაერთების მოსანელებელ ფორმად. ეს ხდება ჰეტეროცისტების სტრუქტურებში. მაშასადამე, იმ სახეობებს, რომლებსაც ისინი არ აქვთ, არ შეუძლიათ ჰაერიდან აზოტის დაფიქსირება.
ზოგადად, ეს პროცესი ციანობაქტერიებს მცენარის სიცოცხლისთვის ძალიან მნიშვნელოვან არსებად აქცევს. ნიადაგში დამკვიდრებული ციანები ეხმარება ფლორის წარმომადგენლებს შეთვისებული აზოტის შეთვისებაში და ნორმალური ცხოვრების წარმართვაში.
ანაერობული სახეობები
ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეების ზოგიერთ ფორმას (მაგალითად, ოსცილატორიას) შეუძლია ცხოვრება სრულიად ანაერობულ პირობებში და წყალბადის სულფიდის ატმოსფეროში. ამ შემთხვევაში ნაერთი ორგანიზმის შიგნით მუშავდება და შედეგად წარმოიქმნება მოლეკულური გოგირდი, რომელიც გამოიყოფა გარემოში.
