Цилиндроспермопсис рациборский - Cylindrospermopsis raciborskii

Цилиндроспермопсис рациборский
Научная классификация
Домен:	Бактерии
Тип:	Цианобактерии
Учебный класс:	Cyanophyceae
Заказ:	Ностокалес
Семья:	Aphanizomenonaceae
Род:	Цилиндроспермопсис
Разновидность:	С. рациборский
Биномиальное имя
	Цилиндроспермопсис рациборский; (Волошинская) Синая и Суббараджу

Цилиндроспермопсис рациборский это пресная вода цианобактерии.

Вступление

Эта бактерия - водные фотосинтезирующие бактерии, принадлежащие к типу Цианобактерии. Они состоят из связанных нитей, известных как трихомы которые могут показывать вариации в морфология длиной от 50 до 300 мкм.^[1] Эти бактерии также могут образовывать толстостенную, цилиндрическую, похожую на споры структуру, известную как акинеты, которые также демонстрируют различие в морфологии. Некоторые штаммы этого вида способны продуцировать несколько токсинов, поражающих человека: цилиндроспермопсин, анатоксин-а и сакситоксин.^[1] Этот первый токсин, цилиндроспермопсин, обладает способностью поражать печень и почки у людей, а также вызывать легкие кожные реакции при воздействии.^[1] Последние два токсина, анатоксин-а и сакситоксин, считаются нейротоксинами моллюсков. Исследования показали, что С. рациборский может естественно производить бутилированный гидрокситолуол, антиоксидант, пищевая добавка и промышленный химикат.^[2]

Филогения

Домен – Бактерии
Древо Жизни состоит из трех Доменов: Бактерии, Археи, и Эукария.

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 филюм характеризуется своей способностью получать энергию посредством фотосинтеза. Их часто называют сине-зелеными водорослями, происходящими от греческого слова kyanós, что означает синие.

Учебный класс – Cyanophyceae^[3]
Этот класс состоит из фотосинтетических бактерий, обнаруженных в пресной и соленой воде, содержащих хлорофилл а и фикобилины.

Заказ – Ностокалес
Этот отряд включает цианобактерии нитевидных форм, простых или разветвленных, которые встречаются в виде одиночных или множественных нитей внутри оболочки.

Семья – Nostocaceae
Это семейство цианобактерий образует колонии в форме нитей, заключенных в слизь или студенистую оболочку. Их среда обитания широко варьируется от пресной до соленой. Они часто содержат фотосинтетические пигменты в их цитоплазма произвести фотосинтез, который придает клеткам голубовато-зеленый цвет.

Род – Цилиндроспермопсис
Этот род нитчатых цианобактерий встречается в наземных и водных средах. В наземных экосистемах Cylindrospermum встречается в почвах, а в водной среде обычно растет как часть перифитон на водных растениях. Данный род - гетероцистный (азотфиксирующий ) цианобактерии.

Разновидность – Цилиндроспермопсис рациборский

Экология

Эта бактерия - пресноводная цианобактерия, часто встречающаяся в тропических регионах, но также может быть найдена в более умеренных регионах, таких как Великие озера находится в Северной Америке.^[1] Бактерия обладает способностью связывать атмосферный азот, а также поглощать и накапливать фосфор.^[1] Эти способности помогают ему выжить в глубоких водоемах, где ему приходится бороться за свет. Под воздействием внешних факторов, таких как низкие температуры или низкий уровень питательных веществ, бактерии имеют способность образовывать споровидную структуру, известную как акинеты. Эти акинеты могут сохраняться в отложениях в течение длительных периодов времени и способны прорастать, когда температура воды повышается до соответствующего уровня.^[1] Бактерии предпочитают температуру 25–30 ° C, интенсивность света 80–121 мкмоль м-2 с-1 и макс. соленость концентрация 4 г л-1 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; стабильный термическое расслоение; увеличенное время удерживания; высокий pH; высокая концентрация сульфатов; аноксия по крайней мере в некоторых слоях; высокая мутность; высокий уровень падающего излучения; и низкий макрофит биомасса.^[1]

История

Считается, что бактерия возникла в тропических или субтропических регионах. Однако недавно бактерии были обнаружены в более умеренном климате, например, в Великих озерах в Северной Америке.^[1] Считается, что штамм, обнаруженный в Северной Америке, возник в Южной Америке, и считается, что изменение климата является фактором расширения среды обитания бактерий. До сих пор не было документально подтвержденных последствий присутствия этого вида в Великих озерах.^[1] Однако эта бактерия была связана с повреждением печени и даже смертью людей после заражения источников воды. Он также был связан с убивает рыбу в Бразилии, падеж крупного рогатого скота в Австралии, сокращение зоопланктон во Флориде, а также токсичность для некоторых моллюски, который накапливается в таких организмах, как раки.^[1]

Путь азотфиксации

Цилиндроспермопсис рациборский представляет собой нитчатые цианобактерии со способностью связывать азот, превращая атмосферный азот (N2) в аммиак (NH3), тем самым выделяя его как гетероциста.^[4] Он обеспечивает клетки нити азотом для биосинтеза, связывая азот из диазота (N2) с помощью фермента нитрогеназа. Обычно нитрогеназа инактивируется кислородом, который заставляет бактерии работать в микроанаэробной среде. Уникальная структура и физиология гетероцисты требуют глобального изменения экспрессии генов. Это включает в себя множество механизмов, включая, помимо прочего:

Создание трех дополнительных клеточных стенок, включая одну из гликолипид который образует гидрофобный барьер для кислорода
продуцирует нитрогеназу и другие белки, участвующие в азотфиксации
деградация фотосистемы II, производящей кислород
повышающая регуляция гликолитических ферментов
производство белков, которые поглощают оставшийся кислород
содержащие полярные пробки, состоящие из цианофицина, который замедляет диффузию от клетки к клетке

Цилиндроспермопсис рациборский получает свой связанный углерод через фотосинтез. Отсутствие фотосистемы II обычно препятствует ее фотосинтезу, но вегетативные клетки обеспечивают необходимое углеводы, который считается сахароза. Обмен фиксированного углерода и азота осуществляется через каналы между ячейками в нити. С. рациборский поддерживает фотосистема I, позволяя генерировать АТФ к циклическое фотофосфорилирование.

Считается, что механизм контроля этого пути азотфиксации включает диффузию ингибитора дифференциация называется patS. Формирование гетероцист подавляется в присутствии фиксированного источника азота, такого как аммоний или же нитрат. Следовательно, техническое обслуживание зависит от фермент называется hetN. Альтернативный метод предполагает попадание бактерий в симбиотический отношения с определенными растениями. В таких отношениях бактерии реагируют не на доступность азота, а скорее на сигналы, производимые растением. В этом методе до 60% клеток могут стать гетероцистическими, обеспечивая растение фиксированным азотом взамен фиксированного углерода.

Патогенез

Появление цианобактерий в водохранилищах приобретает все большее значение и является одним из основных факторов эвтрофикации рек и ручьев. Часто последствия присутствия бактерий могут быть токсичными для домашнего скота и диких животных, а также для человека.^[5] Однако его точный тип вирулентности до сих пор неизвестен. Было сужено, что его вирулентность в первую очередь гепатотоксичный, хотя могут быть задействованы и другие органы, например, почки.

Динамика населения

Известно, что Цилиндроспермопсис рациборский обладает способностью переносить довольно широкий спектр климатических условий. Его способность производить акинет обеспечивает выживание даже в суровых зимних условиях. В динамика населения сильно зависит от температуры воды в озере и интенсивности подводного освещения и, следовательно, от климатических условий.^[6] Следовательно, любое повышение температуры воды в озере в будущем, вероятно, приведет к увеличению размера озера. С. рациборский население эвтрофных озер представляет повышенную угрозу для питьевого водоснабжения.

Инцидент на острове Пальма

В 1979 г. Цилиндроспермопсис рациборский было приписано причинение гепатоэнтерит (инфекция печени, напоминающая гепатит ) у 148 человек у северного побережья Квинсленда на острове Палм.^[7] Загрязнение питьевой воды было связано с сульфат меди лечение в системе питьевого водоснабжения острова, Плотина Соломона. Сульфат меди предназначался для контроля плотного цветение водорослей. Однако сульфат меди вызывает лизис цианобактерий, что приводит к высвобождению любых токсичных клеточных компонентов. После расследования было установлено, что вся загрязненная вода поступала из Соломоновой плотины, куда применялся сульфат меди. Именно в ходе этого расследования С. рациборский был впервые идентифицирован как возбудитель.