Królować | Bakteria |
---|---|
Podział | Cyjanobakteria |
Klasa | Cyanophyceae |
Podklasa | Synechococcophycideae |
Zamówienie | Synechococcales |
Rodzina | Synechococcaceae |
Gatunki niższej rangi
Synechococcus (od greckiego synechos (ciąg dalszy) i od greckiego Kokkos (sfery) jest nazwa rodzaju z picoplanktonic jednokomórkowych cyjanobakterii (rozmiar mniejszy niż mikron) bakterie te żyją głównie w morzu, ale niektóre gatunki występują w świeżej wody.
Rodzaj ten skupia prawie najliczniejsze gatunki w środowisku morskim (zwykle od 1000 do 200 000 komórek na mililitr wody morskiej, a nawet lokalnie do około 1 miliona komórek / ml), a ich genom należałby do najbardziej rozpowszechnionych na planecie .
Chociaż od dawna nieznane i wciąż nierozpoznane ze względu na ich niewielki rozmiar, ilościowo dominują fitoplankton wraz ze swoimi bliskimi krewnymi z rodzaju Prochlorococcus (jeszcze liczniej występującymi, ale mniej wszechobecnymi i mniej tolerancyjnymi dla wód eutroficznych lub „ upwellingowych ”).
Synechococcus jest jednym z najważniejszych rodzajów (pod względem ilości, a być może także ze względu na rolę ekosystemu) w autotroficznym pikoplanktonie prokariotycznym tropikalnych wód oceanicznych.
Jednak różnorodność tego rodzaju nie została odkryta i zbadana aż do późnych lat siedemdziesiątych XX wieku i została pierwotnie zdefiniowana jako obejmująca „małe, jednokomórkowe sinice, których komórki są jajowate do cylindrycznych i które rozmnażają się przez poprzeczne rozszczepienie binarne. (Komórka zawsze„ tnie ”prostopadle do najdłuższej osi komórki) (poprzez uszczypnięcie lub rozszczepienie) (...) → (i brak osłonek) ← " .
Ta definicja rodzaju Synechococcus obejmowała organizmy o znacznej różnorodności genetycznej. Rodzaj został zatem dalej podzielony na podgrupy na podstawie obecności lub braku dodatkowego pigmentu ( fikoerytryny ). Baza danych jest w trakcie konfiguracji.
Holotyp używane do opisania tego rodzaju jest Synechococcus elongatus (Nägeli) .
Sinice z rodzaju Synechococcus są jednokomórkowe, fotoautotroficzne i żyją w pojedynczych komórkach lub skupione w postaci grup, nie wydają się tworzyć prawdziwych kolonii (brak wspólnego śluzu ). Ich kształt jest jajowaty, szeroko owalny lub dla niektórych gatunków w postaci zaokrąglonego pręta na końcach, czasami w kształcie esicy. Ich zawartość jest jednorodna lub zawiera granulki wyglądające na przypadkowo rozproszone lub spolaryzowane. Mikroskopu elektronowego często wykazuje obecność wtrąceń fosforanu granulaty glikogenu , a zwłaszcza karboksysomy bardzo strukturę. W tylakoid są umieszczone wzdłuż ścianek komórek. Czasami obserwuje się włókna sugerujące inwolucję komórki).
Kolor: często bladoniebieski do zielonego, rzadziej oliwkowozielony, jasnoniebieski lub różowawy.
Początkowo uważano, że gatunki z tego rodzaju są nieruchliwe. Niektórzy mogą się ruszać.
Ich maleńkie komórki mierzą od 0,6 do 1,6 µm . Są gram-ujemne .
Komórki mają wysoce ustrukturyzowane ściany komórkowe ( ultrastruktury ).
Komórki potomne rosną i rozmnażają się, gdy osiągną rozmiar mniej więcej podobny do rozmiaru komórki macierzystej. Po podziale fizjologicznie oddzielone komórki mogą przez pewien czas pozostawać w rzędach i tworzyć pseudofilament kilku niezależnych komórek, ale tymczasowo połączonych na końcach. W optymalnych warunkach pojawiają się wydłużone komórki o wyglądzie nitkowatym, zdolne do asymetrycznego podziału.
Komórki fotosyntetyzujące przeważnie znajdują się w dobrze oświetlonych wodach powierzchniowych, gdzie ta bakteria występuje bardzo licznie, ale komórki te wykazują kilka cech adaptacyjnych;
Kilka gatunków rośnie, tworząc struktury matowe lub tworząc inne typy kolonii glonów lub kolonizując mokre podłoża (błoto, drewno, kamienie itp.);
Wiadomo, że grupa gatunków dobrze rozwija się w metafitonie i peryfitonie źródeł termalnych i mineralnych, do tej pory odkryto niewiele gatunków na stanowiskach aerofitycznych.
Gatunki pikoplanktonowe lub planktonowe stwierdzono w oceanach i jeziorach (S. rhodobactron i inne).
Głównym fotosyntezy pigmentu z Synechococcus jest chlorofil , lecz różne „wyposażenie dodatkowe” pigmenty ( phycobilliproteins ) mogą być syntetyzowane przez te bakterie. Cztery powszechnie uznawane fikobiliny to fikocyjanina , allofikocyjanina , allofikocyjanina B i fitoerytryna (występująca również w Rhodophytes i niektórych Cryptophytas ).
Ponadto Synechococcus syntetyzuje również zeaksantynę (występującą również w blisko spokrewnionym rodzaju Prochlorococcus , w czerwonych algach i jako drugorzędne barwniki w niektórych chlorofitach i Eustigmatophytes ).
Do połowy 2009 r. W bazie danych genoskopów znajdowało się 75 nazw gatunków , ale tylko 34 zostały oficjalnie uznane taksonomicznie.
Od 2 czerwca 2009, dane o sekwencjach nukleotydów są dostępne w bazie danych Genbank dla (w 2009 r.) ponad 4830 próbek zidentyfikowanych jako Synechococcus (z możliwymi błędami identyfikacji taksonomicznej niektórych z tych próbek (gatunek, nawet rodzaj), któremu nie towarzyszy wskazanie opisujące szczegółowo okazy.
Pierwszy Synechococcus, którego genom został opublikowany (WH8102) to mobilny szczep żyjący w oligotroficznych obszarach oceanu; jego genom to 2,4 Mbp.
Opisano wiele gatunków słodkowodnych, z których niektóre żyją w ekstremalnych środowiskach, na przykład hipertermofile . Wielkość genomu (liczba par zasad) zmienia się między gatunkami; ten ze szczepu (PCC7002) Synechococcus elongatus ma wielkość 2,7 Mbp;
Zgodnie z genoskopem, morskie Synechococcus silnie różnią się filogenetycznie od znanych Synechococcus w komorach słodkowodnych lub hydrotermalnych, podczas gdy Synechococcus spp. marine i cały rodzaj Prochlorococcus tworzą grupę monofiletyczną.
Rodzaj jest z pewnością niejednorodny i jego taksonomia wymaga rewizji przy użyciu metod ultrastrukturalnych oraz taksonomii molekularnej i filogenezy. „Morska klaster A” („morska klaster A”) bakterii fotoautotroficznych, z ruchliwymi komórkami, z czerwonawą zawartością komórek i komp. Adaptacji chromatycznej. Waterbury 1989) jest prawdopodobnie odrębnym rodzajem botanicznym (jeszcze nie zmienionym).
Ponieważ niektóre szczepy dobrze rosną na różnych typach upraw, ponieważ te gatunki wydają się pełnić ważne funkcje ekologiczne i ponieważ niektóre mają zaskakującą odporność adaptacyjną (zwłaszcza termofilny Synechococcus lividus i Synechococcus bigranulatus itp.), Niektóre Synechococcus mogą stać się ważnym laboratorium. organizm modelowy ”, w szczególności do badania sekwestracji węgla przez nanoplankton, a nawet do wspierania inżynierii genetycznej .
Filogenetyczne opis z Synechococcus jest utrudnione przez fakt, że jest to wciąż tymczasowy takson grupujący gatunki, które są nadal mało znane (i prawdopodobnie innych jeszcze nieznany), a ponieważ wielu izolatów, chociaż morfologicznie bardzo podobne, wykazują silne różnice genetyczne (G + C w zakresie od 39% do 71%. Najpierw podjęto próbę podzielenia tej grupy na trzy podgrupy, z których każda ma określony zakres genomiki G + C. Podręcznik Bergeya (Herdman i in. 2001) teraz (i tymczasowo) dzieli rodzaj Synechococcus na pięć grup (każda odpowiadająca rodzajowi), w oparciu o kryteria morfologii, fizjologii i cech genetycznych.
Komórki niektórych gatunków tego rodzaju są ruchliwe, chociaż brakuje wici z rzęsami lub innych widocznych środków transportu.
Zaobserwowano oddalanie się fragmentów kolonii z szybkością 10 mikrometrów na sekundę. Niektóre kolonie zatrzymują bąbelki, które sprawiają, że unoszą się na wodzie i pozwalają na unoszenie ich przez prąd. Niektóre sinice są czasami animowane przez gwałtowne ruchy.
Wydaje się, że mobilność zależy od trzech typów zjawisk
Sinice z rodzaju Synechococcus obserwowano w stężeniach wahających się od bardzo małej liczby komórek na ml wody do 106 komórek / ml w prawie wszystkich regionach oceanicznej strefy eufotycznej, z wyjątkiem próbek z McMurdo Sound i Ross Ice Shelf na Antarktydzie . Bakterie te są bardziej obfite w środowiskach eutroficznych (bogatych w składniki odżywcze) niż w oceanie oligotroficznym i preferują dobrze oświetloną górną część strefy eufotycznej.
Kilka ognisk zaobserwowano w lekko słonej lub zimnej wodzie.
Rodzaj Synechococcus jest zwykle mniej obecny w wielu bakteriach na objętość wody niż Prochlorococcus , we wszystkich miejscach, gdzie współistnieją z kilkoma wyjątkami na obszarach stale wzbogacanych w składniki odżywcze, takich jak upwelling ( upwelling w języku angielskim) i przybrzeżne podwodne zlewiska szelfu kontynentalnego . Na obszarach ubogich w składniki odżywcze, takich jak wir centralny oceanu, Synechococcus najwyraźniej nadal tam występuje, ale w niskich stężeniach (od prawie zerowego do około 4 × 10 ³ komórek na ml.
Pionowo (w słupie wody) cyjanobakterie z rodzaju Synechococcus są na ogół dość jednorodnie rozmieszczone w warstwie mieszania (na powierzchni) i wykazują powinowactwo do lżejszych diet.
Pod warstwą mieszaną stężenie komórek gwałtownie spada wraz z głębokością.
Profile są jednak silnie uzależnione od warunków hydrologicznych i mogą się znacznie różnić w zależności od pór roku (a także przestrzennie). Ogólnie rzecz biorąc, liczebność Synechococcus często odpowiada liczebności Prochlorococcus w słupie wody.
Pojedynczo wiążą niewiele węgla, ale ogromna liczba tych bakterii w oceanie oznacza, że odgrywają ważną rolę w wiązaniu węgla przez ocean.
Podczas gdy niektóre cyjanobakterie są zdolne do fotoheterotrofii, a nawet wzrostu chemoheterotroficznego, wszystkie znane morskie szczepy Synechococcus wydają się być fotoautotrofami; są w stanie zaspokoić swoje zapotrzebowanie na azot, wykorzystując azotany, amoniak, a czasem nawet bezpośrednio mocznik jako jedyne źródło azotu. Od dawna uważano, że morskie Synechococcus nie są w stanie wiązać azotu, ale ten pogląd może się zmienić.