Cianobacterias


Las cianobacterias ( / s ˌ æ n b æ k t ɪər i . Ə / ), también conocido como Cyanophyta , son un phylum de bacterias Gram-negativas [4] que la obtención de energía a través de la fotosíntesis . El nombre cianobacterias se refiere a su color (del griego antiguo κυανός ( kuanós )  'azul'), [5] [6] dándoles su otro nombre, " algas azul verdosas ", [7] [8] aunque los botánicos modernos restringen el término algas a eucariotas y no lo aplican a cianobacterias, que son procariotas . [9] Parece que se originaron en agua dulce o en un ambiente terrestre. [10] La sericitocromatia, el nombre propuesto del grupo parafilético y más basal, es el antepasado tanto del grupo no fotosintético Melainabacteria como de las cianobacterias fotosintéticas, también llamadas Oxyphotobacteria. [11]

Las cianobacterias utilizan pigmentos fotosintéticos , como carotenoides , ficobilinas y diversas formas de clorofila , que absorben energía de la luz. A diferencia de los procariotas heterótrofos , las cianobacterias tienen membranas internas . Estos son sacos aplanados llamados tilacoides donde se realiza la fotosíntesis. [12] [13] Los eucariotas fototróficos , como las plantas verdes, realizan la fotosíntesis en plástidos que se cree que tienen su ascendencia en cianobacterias, adquiridas hace mucho tiempo mediante un proceso llamado endosimbiosis.. Estas cianobacterias endosimbióticas en eucariotas luego evolucionaron y se diferenciaron en orgánulos especializados como cloroplastos , etioplastos y leucoplastos .

Las cianobacterias son los primeros organismos que se sabe que produjeron oxígeno. Al producir y liberar oxígeno como un subproducto de la fotosíntesis, se cree que las cianobacterias han convertido la atmósfera reductora y pobre en oxígeno en una oxidante , causando el Gran Evento de Oxigenación y la "oxidación de la Tierra", [14] que cambió drásticamente la composición de las formas de vida de la Tierra y condujo a la casi extinción de los organismos anaeróbicos . [15]

Las cianobacterias Synechocystis y Cyanothece son organismos modelo importantes con aplicaciones potenciales en biotecnología para la producción de bioetanol, colorantes alimentarios, como fuente de alimentos para humanos y animales, suplementos dietéticos y materias primas. Las cianobacterias producen una variedad de toxinas conocidas como cianotoxinas que pueden representar un peligro para los seres humanos y los animales.

Las cianobacterias son un filo muy grande y diverso de procariotas fotoautótrofos . [17] Se definen por su combinación única de pigmentos y su capacidad para realizar la fotosíntesis oxigenada . A menudo viven en agregados coloniales que pueden adoptar una multitud de formas. [18] De particular interés son las especies filamentosas , que a menudo dominan las capas superiores de las esteras microbianas que se encuentran en ambientes extremos como fuentes termales , agua hipersalina , desiertos y regiones polares, [19]pero también se distribuyen ampliamente en entornos más mundanos. [20]

Las cianobacterias son un grupo de bacterias fotosintéticas optimizadas evolutivamente para condiciones ambientales de bajo oxígeno. [21] Algunas especies son fijadoras de nitrógeno y viven en una amplia variedad de suelos húmedos y agua, ya sea libremente o en una relación simbiótica con plantas u hongos formadores de líquenes (como en el género de líquenes Peltigera ). [22] Van desde unicelulares hasta filamentosos e incluyen especies coloniales . Las colonias pueden formar filamentos, láminas o incluso esferas huecas.


Las cianobacterias se encuentran en casi todas partes. El aerosol marino que contiene microorganismos marinos , incluidas las cianobacterias, puede ser arrastrado hacia la atmósfera donde se convierte en aeroplancton y puede viajar por el mundo antes de volver a caer a la tierra. [dieciséis]
Prochlorococcus , una cianobacteria marina influyente que produce gran parte del oxígeno del mundo.
Diversidad en la morfología de las cianobacterias.
Filamentos cianobacterianos simples Nostocales , Oscillatoriales y Spirulinales
Variaciones morfológicas [50]
• Unicelulares: (a) Synechocystis y (b) Synechococcus elongatus
• No heterocitos : (c) Arthrospira maxima , (d) Trichodesmium
y (e) Phormidium
• Heterocitos falsos o no ramificados: (f) Nostoc
y (g) Brasilonema octagenarum
• Heterocitos de ramificación verdadera: (h) Estigonema
(ak) akinetes (fb) ramificación falsa (tb) ramificación verdadera
Cianobacterias fijadoras de nitrógeno
Diagrama de una célula cianobacteriana típica
Membrana tilacoide cianobacteriana [59]
Las membranas externa y plasmática están en azul, las membranas tilacoides en oro, los gránulos de glucógeno en cian, los carboxisomas (C) en verde y un granulado de polifosfato denso (G) en rosa.
Impacto ambiental de cianobacterias y otros microorganismos fotosintéticos en sistemas acuáticos. Diferentes clases de microorganismos fotosintéticos se encuentran en ambientes acuáticos y marinos donde forman la base de redes alimenticias saludables y participan en simbiosis con otros organismos. Sin embargo, las condiciones ambientales cambiantes pueden resultar en disbiosis comunitaria, donde el crecimiento de especies oportunistas puede conducir a floraciones dañinas y producción de toxinas con consecuencias negativas para la salud humana, el ganado y las poblaciones de peces. Las interacciones positivas se indican con flechas; las interacciones negativas se indican mediante círculos cerrados en el modelo ecológico. [84]
Simbiosis con plantas terrestres [95]
Colonización de hojas y raíces por cianobacterias
(1) Las cianobacterias ingresan al tejido de la hoja a través de los estomas y colonizan el espacio intercelular, formando un bucle de cianobacterias.
(2) En la superficie de la raíz, las cianobacterias exhiben dos tipos de patrón de colonización; en el pelo de la raíz , los filamentos de las especies de Anabaena y Nostoc forman colonias sueltas, y en la zona restringida de la superficie de la raíz, las especies de Nostoc específicas forman colonias de cianobacterias.
(3) Coinoculación con 2,4-D y Nostoc spp. aumenta la formación de paranódulos y la fijación de nitrógeno. Un gran número de Nostoc spp. los aislados colonizan la endosfera de la raíz y forman paranódulos.[95]
Cianobiontes de dinoflagelados de Ornithocercus [96]
Cianobiontes vivos (simbiontes de cianobacterias) pertenecientes al consorcio de hospedadores dinoflagelados de Ornithocercus (a) O. magnificus con numerosos cianobiontes presentes en las listas de cinturas superior e inferior (puntas de flecha negras) del cíngulo denominado cámara simbiótica. (b) O. steinii con numerosos cianobiontes que habitan la cámara simbiótica. (c) Ampliación del área en (b) que muestra dos cianobiontes que se dividen mediante fisión transversal binaria (flechas blancas).


Cianobacterias epífitas de Calothrix (flechas) en simbiosis con una diatomea Chaetoceros . Barra de escala de 50 μm.
Comportamiento colectivo y elecciones de estilo de vida en cianobacterias unicelulares  [118]
Modelo de una alfombra de cianobacterias agrupadas  [121]
Vista de microscopio óptico de cianobacterias desde una estera microbiana
Muerte celular en eucariotas y cianobacterias [23]
Tipos de muerte celular según el Comité de Nomenclatura de Muerte Celular (panel superior; [124] y propuesto para cianobacterias (panel inferior). Las células expuestas a lesiones extremas mueren de manera incontrolable, lo que refleja la pérdida de integridad estructural. Este tipo de célula La muerte se llama "muerte celular accidental" (ACD). La "muerte celular regulada (RCD)" está codificada por una vía genética que puede ser modulada por intervenciones genéticas o farmacológicas. La muerte celular programada (PCD) es un tipo de RCD que se produce cuando un programa de desarrollo, y aún no se ha abordado en cianobacterias RN, necrosis regulada.
Synechococcus utiliza una técnica de deslizamiento para moverse a 25 μm / s. La barra de escala es de aproximadamente 10 µm.
Células vegetales con cloroplastos visibles
(de un musgo, Plagiomnium afín )
Los cloroplastos de los glaucófitos tienen una capa de peptidoglicano , evidencia que sugiere su origen endosimbiótico de cianobacterias. [192]
Tiempo y tendencias en el diámetro celular, pérdida de formas filamentosas y preferencia de hábitat dentro de las cianobacterias
Basado en datos: nodos (1-10) y estrellas que representan ancestros comunes de Sánchez-Baracaldo et al., 2015, [40] momento del Gran Evento de Oxidación (GOE), [196] la Excursión Lomagundi-Jatuli , [197] y formación Gunflint . [198] Las líneas verdes representan linajes de agua dulce y las líneas azules representan linajes marinos se basan en la inferencia bayesiana de la evolución de los caracteres (análisis de mapeo de caracteres estocásticos). [40]
Los taxones no están dibujados a escala: aquellos con diámetros de celda más pequeños están en la parte inferior y más grandes en la parte superior
Árbol de la vida en Generelle Morphologie der Organismen (1866). Tenga en cuenta la ubicación del género Nostoc con algas y no con bacterias (reino "Monera")
Oncolites del impacto del bólido del Alamo en el Devónico tardío en Nevada
Cianobacterias cultivadas en medios específicos: las cianobacterias pueden ser útiles en la agricultura ya que tienen la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico en el suelo.
Tabletas de espirulina