The cyanobacteria , sebelumnya dikenal sebagai ganggang hijau biru, adalah filum bakteri yang dibentuk oleh satu-satunya prokariota dapat menggunakan sinar matahari sebagai energi dan air sebagai suatu sumber elektron dalam fotosintesis (oksigenik fotosintesis).
Seperti tumbuhan tingkat tinggi, mereka mengandung pigmen yang memungkinkan mereka melakukan fotosintesis beroksigen. Filum ini mencakup sekitar 2000 spesies dalam 150 marga, dengan berbagai macam bentuk dan ukuran.
Oscillatoria sp. Oleh Wiedehopf20, dari Wikimedia Commons
Cyanobacteria adalah organisme yang sangat purba. Fosil mikro dengan kemiripan yang besar dengan cyanobacteria modern telah ditemukan di deposit yang berasal dari 2,1 miliar tahun yang lalu. Molekul biomarker karakteristik cyanobacteria juga telah ditemukan di endapan laut berusia 2,7 dan 2,5 miliar tahun.
Karena kemampuan cyanobacteria untuk menghasilkan dan melepaskan oksigen sebagai produk sampingan dari fotosintesis, diyakini bahwa kemunculannya di bumi memungkinkan modifikasi atmosfer, menyebabkan peristiwa oksigenasi yang besar.
Peningkatan oksigen mungkin telah menyebabkan penurunan konsentrasi metana di atmosfer sekitar 2,4 hingga 2,1 miliar tahun yang lalu, yang menyebabkan kepunahan banyak spesies bakteri anaerob.
Beberapa strain spesies cyanobacteria dapat menghasilkan racun yang kuat di lingkungan akuatik. Racun ini adalah metabolit sekunder yang dilepaskan ke lingkungan ketika kondisi lingkungan ekstrim, di lingkungan eutrofik, dengan konsentrasi nutrisi mineral yang tinggi seperti fosfor dan kondisi pH dan suhu tertentu.
karakteristik
Cyanobacteria adalah bakteri pewarna gram negatif yang dapat bersel tunggal atau membentuk koloni berbentuk filamen, lembaran, atau bola berongga.
Dalam keragaman ini, berbagai jenis sel dapat diamati:
- Sel vegetatif adalah sel yang terbentuk di bawah kondisi lingkungan yang menguntungkan, tempat terjadinya fotosintesis.
- Akinetes, endospora diproduksi dalam kondisi lingkungan yang sulit.
- Heterosit, sel berdinding tebal, mengandung enzim nitrogenase, yang terlibat dalam fiksasi nitrogen di lingkungan anaerobik.
Cyanobacteria adalah organisme paling sederhana yang menunjukkan siklus sirkadian, osilasi variabel biologis pada interval waktu yang teratur terkait dengan perubahan lingkungan berkala pada siang hari. Jam sirkadian di cyanobacteria bekerja dari siklus fosforilasi KaiC.
Cyanobacteria tersebar di berbagai lingkungan darat dan perairan: bebatuan telanjang, bebatuan basah sementara di gurun, air tawar, lautan, tanah lembab, dan bahkan di bebatuan Antartika.
Mereka dapat membentuk bagian dari plankton di perairan, membentuk biofilm fototrofik pada permukaan yang terbuka, atau menjalin hubungan simbiosis dengan tumbuhan atau jamur pembentuk lumut.
Beberapa cyanobacteria memainkan peran penting dalam ekosistem. Microcoleus vaginatus dan M. vaginatus menstabilkan tanah menggunakan selubung polisakarida yang mengikat partikel pasir dan menyerap air.
Bakteri dari genus Prochlorococcus menghasilkan lebih dari separuh fotosintesis lautan terbuka, memberikan kontribusi penting bagi siklus oksigen global.
Beberapa spesies cyanobacteria, seperti Aphanizomenon flos-aquae dan Arthrospira platensis (Spirulina), dipanen atau dibudidayakan sebagai sumber makanan, pakan ternak, pupuk, dan produk kesehatan.
Morfologi
Sel sianobakteri memiliki dinding sel gram negatif yang sangat berdiferensiasi dengan membran plasma dan membran luar yang dipisahkan oleh ruang periplasmik.
Selain itu, mereka memiliki sistem internal membran tilakoid di mana rantai transfer elektron yang terlibat dalam fotosintesis dan respirasi berada. Sistem membran yang berbeda ini memberi bakteri ini kompleksitas yang unik.
Mereka tidak memiliki flagela. Beberapa spesies memiliki filamen bergerak yang disebut hormogonia, yang memungkinkannya meluncur di permukaan.
Bentuk multiseluler filamen, seperti genus Oscillatoria, mampu menghasilkan gerakan bergelombang melalui osilasi filamen.
Spesies lain yang hidup di kolom air membentuk vesikula gas, dibentuk oleh selubung protein, yang memberi mereka daya apung.
Hormogonia terdiri dari sel tipis dengan sel tajam di ujungnya. Sel-sel ini dilepaskan dan dimobilisasi, bertunas di tempat yang jauh dari koloni utama, tempat koloni baru bermula.
Sistematis
Klasifikasi cyanobacteria pada tingkat taksonomi tertinggi telah diperdebatkan dengan hangat. Bakteri ini awalnya diklasifikasikan sebagai alga biru-hijau (Cyanophyta), menurut kode botani. Studi awal ini didasarkan pada karakteristik morfologi dan fisiologis.
Kemudian, pada 1960-an, ketika karakteristik prokariotik mikroorganisme ini ditetapkan, cyanobacteria direklasifikasi di bawah kode bakteriologis.
Pada tahun 1979 5 bagian diusulkan yang sesuai dengan 5 ordo: bagian I = Chroococcales, bagian II = Pleurocapsales, bagian III = Oscillatoriales, bagian IV = Nostocales dan bagian V = Stigonematales.
Sistem taksonomi cyanobacteria berubah secara radikal dengan pengenalan mikroskop elektron dan metode molekuler dan genetik.
Taksonomi cyanobacteria telah ditinjau hampir terus menerus dalam 50 tahun terakhir, di mana proposal yang sangat berbeda telah dihasilkan. Perdebatan tentang klasifikasi cyanobacteria terus berlanjut.
Proposal terbaru untuk pohon filogenetik untuk filum ini mengusulkan penggunaan perintah: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Ordo ini terdiri dari genera monofiletik, terdiri dari banyak spesies.
Toksisitas
Diperkirakan terdapat 150 genera cyanobacteria yang mengandung sekitar 2000 spesies, dimana sekitar 46 diantaranya memiliki strain penghasil toksin.
Dalam ekosistem akuatik, kelimpahan cyanobacteria dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi bila kondisi lingkungan sesuai untuk pertumbuhannya, yang mendukung akumulasi metabolit sekunder dalam sitoplasma.
Ketika kondisi lingkungan menjadi tidak menguntungkan, dengan peningkatan konsentrasi nutrisi mineral seperti fosfor, cyanobacteria mati, menghasilkan lisis sel dan pelepasan racun ke lingkungan.
Dua jenis racun utama telah diidentifikasi: hepatotoksin dan neurotoksin. Neurotoksin diproduksi terutama oleh spesies dan galur dari genera: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium dan Cylindrospermopsis.
Neurotoksin bekerja dengan cepat, menyebabkan kematian akibat henti napas dalam beberapa menit setelah menelan toksin konsentrasi tinggi. Saxitoxin adalah racun saraf yang melumpuhkan, tercantum dalam Lampiran 1 Konvensi Senjata Kimia.
Hepatotoksin diproduksi oleh marga Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc, dan Cylindrospermopsis. Mereka menyebabkan jenis keracunan paling umum yang terkait dengan cyanobacteria. Mereka bekerja lebih lambat dan dapat menyebabkan kematian beberapa jam atau hari setelah keracunan.
Referensi
- Dmitry A. Los. (2017). Cyanobacteria: Omics dan Manipulasi - Buku. Caister Academic Press. Moskow, Rusia. 256 hlm.
- Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, JR (2014). Klasifikasi taksonomi cyanoprokariota (genera cyanobacterial) 2014, menggunakan pendekatan polifasik. Preslia 86: 295–335.
- Gupta, RC Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Pers Akademik. Hal 1168.
- Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, HE Schellhorn, dan RS Gupta. (2014). Analisis filogenetik dan tanda tangan molekuler yang mendefinisikan klade monofiletik dari cyanobacteria heterosistosa dan mengidentifikasi kerabat terdekatnya. Penelitian Fotosintesis, 122 (2): 171–185.
- Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Deteksi cyanobacteria dan toksinnya. Jurnal Toksikologi, 18: 65-71.
- Kontributor Wikipedia. (2018, 2 Oktober). Cyanobacteria. Di Wikipedia, The Free Encyclopedia. Diakses pada 10:40, 12 Oktober 2018, dari en.wikipedia.org