Қазір өмір сүріп жатқан организмдердің арасында жабайы табиғаттың кез келген патшалығына жататындығы туралы үнемі даулар туындайтындар бар. Цианобактериялар деп аталатын тіршілік иелері де солай. Тіпті олардың аты-жөні болмаса да. Синонимдер өте көп:
- көк-жасыл балдырлар;
- цианобионттар;
- фикохром түйіршіктері;
- цианидтер;
- шырышты балдырлар және басқалар.
Сонымен, цианобактерия мүлдем кішкентай, бірақ сонымен бірге дәл таксономиялық тиістілігін анықтау үшін оның құрылымын мұқият зерттеп, қарастыруды қажет ететін күрделі және даулы организм екені белгілі болды.
Боллу және ашылу тарихы
Қазба қалдықтарына қарағанда, көк-жасыл балдырлардың өмір сүру тарихы бұрынғыға, бірнеше (3,5) миллиард жыл бұрын басталады. Мұндай тұжырымдар сол шалғайдағы тау жыныстарын (олардың кесінділерін) талдаған палеонтологтардың зерттеулерін жасауға мүмкіндік берді.
Үлгілердің бетінде болдыцианобактериялар табылды, олардың құрылымы қазіргі формалардан еш айырмашылығы жоқ. Бұл осы тіршілік иелерінің әртүрлі тіршілік ету жағдайларына, олардың төтенше төзімділігі мен өмір сүруіне бейімделуінің жоғары деңгейін көрсетеді. Миллиондаған жылдар бойы планетаның температурасы мен газ құрамында көптеген өзгерістер болғаны анық. Алайда көгілдір түстің өміршеңдігіне ештеңе әсер еткен жоқ.
Қазіргі заманда цианобактериялар бактерия жасушаларының басқа түрлерімен бір мезгілде табылған бір жасушалы организм болып табылады. Яғни, XVIII-XIX ғасырлардағы Антонио Ван Левенгук, Луи Пастер және басқа зерттеушілер.
Олар электронды микроскопияның дамуымен және зерттеу әдістері мен әдістерін модернизациялаумен кейінірек мұқият зерттелді. Цианобактерияларға тән ерекшеліктер анықталды. Жасушаның құрылымы басқа тіршілік иелерінде кездеспейтін бірқатар жаңа құрылымдарды қамтиды.
Жіктеу
Олардың таксономиялық тиістілігін анықтау мәселесі ашық күйінде қалды. Әзірге бір ғана нәрсе белгілі: цианобактериялар прокариоттар. Бұл келесі мүмкіндіктермен расталады:
- ядроның, митохондриялардың, хлоропласттардың жетіспеушілігі;
- жасуша қабырғасында муреиннің болуы;
- Жасушадағы S-рибосома молекулалары.
Соған қарамастан, цианобактериялар шамамен 1500 мың түрі бар прокариоттар. Олардың барлығы жіктеліп, 5 үлкен морфологиялық топқа біріктірілді.
- Хроококк. Бірыңғай немесе біріктіретін жеткілікті үлкен топколониялық формалар. Ағзалардың жоғары концентрациясы әр адамның жасуша қабырғасынан бөлінетін жалпы шырышпен бірге ұсталады. Пішіні бойынша бұл топқа өзек тәрізді және сфералық құрылымдар кіреді.
- Плеврокапсал. Алдыңғы формаларға өте ұқсас, алайда беоциттердің пайда болуы түрінде ерекшелік пайда болады (бұл құбылыс туралы кейінірек). Мұндағы цианобактериялар үш негізгі класқа жатады: плеврокаптар, дермокаптар, миксосарциндер.
- Ооксилаторлар. Бұл топтың негізгі ерекшелігі - барлық жасушалар трихомалар деп аталатын жалпы шырышты құрылымға біріктірілген. Бөліну осы жіптен шықпай, ішінде болады. Осцилляторларға жыныссыз жолмен екіге бөлінетін тек вегетативті жасушалар кіреді.
- Nostock. Олардың криофильділігі үшін қызықты. Ашық мұзды шөлдерде өмір сүре алады, оларға түрлі-түсті рейдтер жасайды. «Мұзды шөлдердің гүлденуі» деп аталатын құбылыс. Бұл организмдердің формалары да трихомалар түрінде жіп тәрізді, алайда жыныстық көбею, мамандандырылған жасушалардың көмегімен - гетероцисталар. Мұнда келесі өкілдерді жатқызуға болады: Anabens, Nostocs, Calotrix.
- Стигонем. Алдыңғы топқа өте ұқсас. Көбею әдісінің негізгі айырмашылығы олардың бір жасуша ішінде бірнеше есе бөлінуінде. Бұл қауымдастықтың ең танымал өкілі - Fisherells.
Осылайша, цианид морфологиялық критерийге сәйкес жіктеледі, өйткені қалғандары үшін көптеген сұрақтар мен шатасулар бар. Ботаниктер мен микробиологтардың ортақ белгісіцианобактериялардың систематикасы әлі келе алмайды.
Тіршілік ету орындары
Арнайы бейімделулердің (гетероцисталар, беоциттер, ерекше тилакоидтар, газды вакуольдер, молекулалық азотты бекіту қабілеті және т.б.) болуына байланысты бұл организмдер барлық жерде қоныстанды. Олар тіпті тірі организм өмір сүре алмайтын ең төтенше жағдайларда да өмір сүре алады. Мысалы, ыстық термофильді бұлақтар, күкіртсутегі атмосферасы бар анаэробты жағдайлар, рН 4-тен төмен қышқылдық орта.
Цианобактериялар – теңіз құмы мен жартасты жоталарда, мұз блоктары мен ыстық шөлдерде тыныш өмір сүретін организм. Цианидтердің бар-жоғын олардың колониялары түзетін тән түсті тақта арқылы тануға және анықтауға болады. Түсі көк-қарадан қызғылт және күлгінге дейін өзгеруі мүмкін.
Кәдімгі тұщы немесе тұзды судың бетінде жиі көк-жасыл шырышты қабық түзетіндіктен, олар көк-жасыл деп аталады. Бұл құбылыс «судың гүлденуі» деп аталады. Оны өсіп, батпақтай бастаған кез келген дерлік көлде көруге болады.
Жасуша құрылымының ерекшеліктері
Цианобактериялар прокариоттық организмдер үшін әдеттегі құрылымға ие, бірақ кейбір ерекшеліктері бар.
Жасуша құрылымының жалпы жоспары келесідей:
- полисахаридтер мен муреиннен жасалған жасуша қабырғасы;
- плазмалық мембрана билипидті құрылымы;
- молекула түріндегі еркін таралған генетикалық материалы бар цитоплазмаДНҚ;
- фотосинтез қызметін атқаратын және құрамында пигменттері бар (хлорофиллдер, ксантофилдер, каротиноидтар)тиллакоидтар.
Ұяшықтың ерекше бөліктері әрі қарай талқыланады.
Мамандандырылған құрылымдардың түрлері
Біріншіден, бұл гетероцисталар. Бұл құрылымдар бөліктер емес, трихоманың бөлігі ретінде жасушалардың өздері (шырышпен біріктірілген жалпы колониялық жіп). Олар микроскоп арқылы қараған кезде құрамы бойынша ерекшеленеді, өйткені олардың негізгі қызметі ауадан молекулалық азотты бекітуге мүмкіндік беретін ферментті өндіру болып табылады. Сондықтан гетероцисталарда пигменттер іс жүзінде жоқ, бірақ азот көп.
Екіншіден, бұл гормогониялар - трихомалардан жыртылған аймақтар. Көбею алаңы ретінде қызмет етіңіз.
Беоциттер – бір аналық жасушадан жаппай берілетін аналық жасушалардың бір түрі. Кейде олардың саны бір бөлу кезеңінде мыңға жетеді. Dermocaps және басқа Pleurocapsodiaceae мұндай мүмкіндікке қабілетті.
Акинеттер - тыныштықта болатын және трихомаларға кіретін арнайы жасушалар. Неғұрлым массивті, полисахаридтерге бай жасуша қабырғасында ерекшеленеді. Олардың рөлі гетероцисталарға ұқсас.
Газды вакуольдер – олар барлық цианобактерияларда болады. Жасушаның құрылымы бастапқыда олардың болуын білдіреді. Олардың рөлі - судың гүлдену процестеріне қатысу. Мұндай құрылымдардың тағы бір атауы - карбоксисомалар.
Жасуша қосындылары. Олар, әрине, өсімдіктердің, жануарлардың және бактериялардың жасушаларында болады. Дегенмен, көк-жасыл балдырларда бұл қосындылар біршама ерекшеленеді. Оларға мыналар жатады:
- гликоген;
- полифосфат түйіршіктері;
- цианофицин – аспартаттан, аргининнен тұратын ерекше зат. Бұл қосындылар гетероцисталарда болғандықтан, азоттың жинақталуына қызмет етеді.
Бұл цианобактерияда бар. Негізгі бөліктер мен арнайы жасушалар мен органеллалар цианидтерге фотосинтез жүргізуге мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге бактерияларға жатады.
Көшіру
Бұл процесс аса қиын емес, өйткені ол қарапайым бактериялар сияқты. Цианобактериялар вегетативті жолмен, трихоманың бөліктерін, қалыпты жасушаны екіге бөле алады немесе жыныстық процесс жасай алады.
Бұл процестерге көбінесе гетероцисталардың, акинеттердің, беоциттердің мамандандырылған жасушалары қатысады.
Тасымалдау әдістері
Цианобактериялар жасушасы сыртынан жасуша қабырғасымен, кейде сонымен қатар оның айналасында шырыш капсуласын құра алатын арнайы полисахарид қабатымен жабылған. Дәл осы мүмкіндіктің арқасында көгілдір түстің қозғалысы жүзеге асырылады.
Жлика немесе ерекше өсінділер жоқ. Қозғалыс тек қатты беткейде шырыштың көмегімен, қысқа жиырылуымен жүзеге асырылуы мүмкін. Кейбір осцилляторлардың қозғалу тәсілі өте ерекше - олар өз осінің айналасында айналады және сонымен бірге бүкіл трихоманың айналуына әкеледі. Бет осылай қозғалады.
Азотты бекіту сыйымдылығы
Бұл мүмкіндікте барлық дерлік цианобактериялар бар. Бұл молекулалық азотты бекітуге қабілетті нитрогеназа ферментінің болуына байланысты мүмкін.оны қосылыстардың сіңімді түріне айналдырады. Бұл гетероцисталардың құрылымдарында болады. Сондықтан оларда жоқ түрлер ауадағы азотты түзе алмайды.
Жалпы, бұл процесс цианобактерияларды өсімдіктер тіршілігі үшін өте маңызды тіршілік иелеріне айналдырады. Топырақта орналаса отырып, циандар флора өкілдеріне байланысқан азотты игеріп, қалыпты өмір сүруге көмектеседі.
Анаэробты түрлер
Көк-жасыл балдырлардың кейбір түрлері (мысалы, осцилляторлар) толық анаэробты жағдайда және күкіртсутек атмосферасында өмір сүруге қабілетті. Бұл жағдайда қосылыс ағзаның ішінде өңделеді және нәтижесінде молекулалық күкірт пайда болады, ол қоршаған ортаға бөлінеді.
