Sinice

Sinice (lat. Cyanophyta, Cyanophyceae, Cyanobacteria, Cyanoprokaryota, Cyanoprokaryonta, Schizophyceae, Phycochromaceae, Myxophyceae[1][2], Cyanoprokaryophyta[3]; iné názvy: cyanobaktérie[4], kyanobaktérie[5], modrozelené riasy[6][7], modrozelené baktérie[7], zelenomodré riasy[8], siné riasy[9], modré riasy[10], cyanofyty[11], cyanofyta, cyanoprokaryofyta, cyanoprokaryonta[12][13]) sú skupina baktérií schopných produkovať kyslík prostredníctvom fotosyntézy podobne ako rastliny. Sú to gramnegatívne, jednoduché, prokaryotické, fototrofné organizmy. Slovenský názov tejto skupiny pochádza zo slova siný, čiže modravý. Staršie sa považovali za riasy, dnes sa pre svoju prokaryotickú povahu zaraďujú pod baktérie.

Sinice (Cyanobaktérie)

Vlákna siníc rodu drgavka (Oscillatoria)
Vedecká klasifikácia
 
Vedecký názov
Cyanobacteria
Synonymá
cyanobaktérie, Cyanophyta, Cyanophyceae
Vedecká klasifikácia prevažne podľa tohto článku

Telá siníc sú jednobunkové či vláknité, najčastejšie modrozeleno sfarbené a v mnohých ohľadoch typicky prokaryotické: obsahujú kruhovú molekulu DNA, bakteriány typ ribozómov a chýbajú u nich zložitejšie membránové štruktúry, ako Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum či mitochondrie. Fotosyntetické farbivá sa nachádzajú v špeciálnych útvaroch – tylakoidoch, ktoré sú uložené voľne v protoplaste a nie sú zabudované do chloroplastov, ako je to pri eukarytotických fotosyntetizujúcich rastlinách. Akcesorické pigmanty sú uložené v 30 – 40 nm veľkých diskovitých až guľovitých telieskach fykobilizómoch, ktoré sú prichytené na tylakoidoch.[14] K hlavným pigmentom účastniacich sa fotosyntézy patria chlorofyl a (niekedy tiež b, c, alebo d) a allofykocyanín, fykocyanín, fykoerytrín a ďalšie. Sinice sa rozmnožujú nepohlavne, a to buď bunkovým delením či fragmentáciou vlákien.

Vyskytujú sa veľmi často vo vodnom prostredí, ale aj v pôde a neraz aj v extrémnych podmienkach, ako sú púšte či polárne oblasti. Veľmi často vstupujú do symbiotických vzťahov. Okrem endosymbioticky vzniknutých plastidov je možné sa stretnúť s mnohými prípadmi, kedy sinice pomáhajú svojmu partnerovi fixovať dusík či uhlík.

Najstaršie fosílie sú staré 3,5 miliardy rokov (obdobie – prekambrium). Sú zodpovedné za vytvorenie kyslíkatej atmosféry na Zemi, kde boli počas 1,5 miliardy rokov dominantnou životnou formou.

Stavba tela

Tvar tela

Sinice sú prokaryotické stielkaté organizmy. Ich veľkosť sa pohybuje od niekoľkých desatín mikrometra po niekoľko mikrometrov. Ich telo tvorí jednobunková stielka, z ktorej sa vyčleňujú dva základné typy: kokálna a vláknitá (trichálna). Kokálna stielka má guľovitý, vajcovitý alebo tyčinkovitý tvar, prípadne tvar guľového výseku. Tieto bunky sa môžu združovať do rôzne veľkých kolónií. Bunky sú jednojadrové alebo mnohojadrové, s pevnou bunkovou stenou. Nemajú nijaké bičíky umožňujúce pohyb, preto sa vo vode môžu pohybovať len pasívne.

Vláknitú stielku tvoria jednojadrové sinice pospájané do vlákien, ktoré môžu ale nemusia byť rozkonárené. Vo vlákne môu byť sinice usporiadané vo viacerých radoch. Vlákna sa môžu aktívne pohybovať po slize, ktorý produkujú, alebo rotáciou vlákien. Vo vláknach sa nachádzajú špecializované bunky heterocyty schopné viazať atmosférický dusík.

Vnútorná stavba

Sinice ako prokaryotické organizmy nemajú väčšinu organel typických pre eukaryotické organizmy (mitochondrie, chloroplasty...). Nemajú ani pravé jadro, ich DNA je spolu s ribozómami uložená v centrálnej časti bunky, v tzv. nukleoplazme. Ribozómy siníc sú menšie a ľahšie ako ribozómy prokaryotov. Nukleoplazmu obklopuje chromatoplazma, v ktorej sa nachádzajú tylakoidy. Na nich sú uložené fykobilizómy, ktoré obsahujú fotosyntetické farbivá. Chlorofyl teda nie je uložený v chloroplastoch, ako u eukaryotických organizmov. V bunkách sa tiež nachádzajú plynové mechúriky, ktoré sa združujú do plynových vakuol – aerotopov.

Vnútro bunky je chránené prakticky štyrmi samostatnými obalmi: cytoplazmatickou membránou, bunkovou stenou, kapsulou a slizom. Bunková stena je tvorená peptidoglykánom, ktorého vrstva je oveľa hrubšia ako u baktérií. Obaľuje ich slizová vrstva glykokalyx, pod ktorou je stavebná zložka z mureínu.

Fotosyntetické farbivá

U všetkých siníc je prítomný zelený chlorofyl a a najčastejšie c. Môžu však obsahovať aj chlorofyly b a d. Chlorofyl b sa našiel u prochlorofytov (Prochloron, Prochlorococcus, Prochlorothrix), chlorofyl c u niektorých zástupcov rodu Prochlorococcus a chlorofyl d sa zdá byť hlavným fotosyntetickým pigmentom u sinice Acaryochloris marina. Okrem chlorofylov obsahujú aj farbivá zo skupiny fykobilínov: červený fykoerytrín, modrý fykocyanín a alkofykocyanín. Obsahujú tiež karotenoidy (žlté, oranžové až červené farbivá).

Zásobné látky

Sinice obsahujú niekoľko typov zásobných látok:

  • sinicový škrob = alfa-1,4-polyglukán
  • cyanofycínové zrnká
  • volutín

Rozmnožovanie
Vláknitá sinica Anabaena flosaquae

Sinice sa rozmnožujú väčšinou nepohlavne, pohlavný proces bol pozorovaný len experimentálne. Nepohlavne sa môžu rozmnožovať buď delením, alebo tvorbou beocytov – drobných guľatých útvarov. U vláknitých siníc sa oddeľujú časti vlákien, z ktorých dorastá nové vlákno. V nepriaznivých podmienkach tvoria hrubostenné útvary artrocyty (akinety), ktoré slúžia na prečkanie týchto podmienok.

Ekológia

Sinice žijú v sladkých, morských aj brakických vodách. Nachádzajú sa tiež na stanovištiach s vysokou vzdušnou vlhkosťou, v pôde (terestrické druhy; významná časť pôdnej biocenóza) a vo vlhkom dreve.
Osídľujú aj extrémne stanovištia – ako jediné fototrofné organizmy sú schopné žiť v prostredí teplejšom, ako je 45 °C. Osídľujú horúce termálne pramene, kde tvoria nápadné svetlozelené, tmavozelené, niekedy modrasté až ružovkasté povlaky. Niektoré druhy znesú teplotu vody až 73 °C. Naopak iné sinice dokážu osídliť povrchové vrstvy snehu a ľadu. Zriedkavo, pri hromadnom rozvoji, dokážu sfarbiť sneh na modro (tzv. modrý sneh).
V stojacich a mierne tečúcich vodách tvoria sinice dôležitú zložku fytoplanktónu a fytobentosu. Sinice sú významnými primárnymi producentami a je od nich závislých množstvo ďalších organizmov. Planktónové druhy pri masovom premnožení tvoria vodný kvet, voľným okom viditeľný v podobe drobných zrnkovitých zhlukov (Microcystis, Gomphosphaeria, Anabea), krátkych ihlicovitých kolónií (Aphanizomenon) alebo vláken (Oscillatoria). "Vodný kvet" sa tvorí ako dôsledok zvýšenia obsahu organických a anorganických látok vo vode, najmä fosfátov.
V planktóne tropických morí zapríčiňujú "vodný kvet" druhy rodu Trichodesmium. Tie tvoria červenkasté zväzky vláken, v dôsledku čoho je aj voda červená (odtiaľto dostalo Červené more svoj názov).
Na dne a litorálovej časti hlavne znečistených vodných tokov, nádrží, ale aj periodických vôd a kaluží, sa zase darí bentosovým vláknitým siniciam. Tvoria nápadné modrozelené až hnedočierne súvislé povlaky. Pri tvorbe kyslíka a iných plynov sa odtŕhajú od substrátu a plávajú na hladine v podove slizovitých chumáčov.
V čistých vodách zase obrastajú kamene a iný ponorený podklad (epilitické druhy). Niektoré druhy sú endolitické, to znamená, že prerastajú až pod povrch kameňov a skál, ktoré sú ponorené, alebo len príležitostne zmáčané.
Sinice môžu žiť v symbióze s inými rastlinami alebo s vodnými živočíchmi (napríklad prvokmi, hubkami, ježovkami, mäkkýšmi). Azda najznámejšia je symbióza s hýfami húb, s ktorými nielen sinice, ale aj niektoré riasy vytvárajú lišajníky.[14] Niektoré produkujú toxíny.

Nálezy fosílií siníc a rias v geologických dobách [14]
geologická dobaepochamilión rokovprvé nálezy fosílií
štvrtohorysúčasná
pleistocén1,8
treťohorypliocén5,5
miocén25,0Phaeophyceae
eocén53,5
paleocén65,0
krieda135,0Chrysophyceae
jura191 – 205Bacillariophyceae
trias235 – 245
perm275 – 290
karbón405 – 430
silúr435 – 460Dinophyceae, Charophyceae, Rodophyceae
ordovik500 – 530Chlorophyceae
kambrium570 – 610
prekambrium3700Cyanophyceae

Vznik a vývoj

Sinice sa pravdepodobne vyvinuli z anaeróbnych fotosyntetizujúcich baktérií, ako sú dnešné purpurové baktérie či chlorobaktérie (Chloroflexi).

Stromatolity, ako napríklad tento, predstavujú dôkaz o existencii siníc v dávnej minulosti

Najstaršie známe dôkazy o existencii siníc na Zemi v podobe fosílií sú staré 3,5 miliardy rokov a pochádzajú predovšetkým z formácie Apex Chert v Austrálii. Tieto prekambrijské nálezy tzv. stromatolitov možno predstavujú vôbec najstaršie nálezy bunkových organizmov. Niektoré štúdie však tvrdia, že tieto nálezy sú abiotického pôvodu a predstavujú len zložité štruktúry, ktoré vznikli devitrifikáciou horniny na báze uhlíku. Lepšie zachované fosílne nálezy siníc pochádzajú z obdobia medzi 2 – 0,9 miliardami rokov. Vzhľadom sú identické s dnešnými sinicami a pokiaľ je nejaká fosília zaradená do určitého súčasného rodu, pred daný rodový názov sa často dáva predpona „paleo“. Udává sa, že tieto sinice patria do radov Chroococcales a Oscillatoriales (pozri systematiku nižšie). Až do začiatku kambria (pred cca. 600 miliónmi rokov) boli sinice dominantnými organizmami na Zemi, a tento dlhý úsek geologickej histórie Zeme sa preto označuje ako „vek siníc“. V tomto období sa tiež vďaka siniciam postupne zvyšoval obsah kyslíka v atmosfére. Napriek dlhej evolučnej histórii siníc sa zdá, že sa vzhľad ich buniek takmer nezmenil, hoci ku genetickým zmenám dochádza. Táto teória môže byť označená ako stagnujúca evolúcia.

Plastidy, organely mnohých eukaryotických organizmov (predovšetkým rias a rastlín), v mnohých ohľadoch pripomínajú sinice. Podľa tzv. endosymbiotickej teórie, ktorá je podporená rôznymi štrukturálnymi a genetickými podobnosťami, sa plastidy vyvinuli zo sinic pohltených eukaryotickými bunkami.

Systematika

Kedysi boli zaraďované buď medzi tzv. nižšie rastliny alebo tvorili samostatnú jednotku na rovnakej úrovni s baktériami. Dnes sa zaraďujú medzi gramnegatívne baktérie. Na ich pomenovanie sa vzťahuje kód rastlín aj kód prokaryotov. Všetky sinice v súčasnosti patria do jednej triedy cyanophycae (alebo cyanobacteria) jedinej ríše bacteria jediného impéria prokarya. Je známych minimálne 200 rodov a niekoľko tisíc druhov.

Príklady variantov ich zaradenia sú uvedené v článku Systém živých organizmov a čiastočne aj v článku rastlina.

V súčasnosti sa sinice delia do 4 radov:

  • Chroococcales – jednoduché kokálne bunky, ktoré sa môžu združovať do kolónií. Nemajú akinety ani heterocyty, delia sa jednoduchým delením bunky.
  • Nostocales – ich telo je tvorené trichálnou stielkou, ktorá je retiazkovitá alebo nepravo vetvená. Majú akinety, heterocyty a často aj aerotopy.
  • Oscillatoriales (drgavkotvaré) – jednoduché sinice s vláknitou (trichálnou) stielkou. Nemajú akinety ani heterocyty, môžu mať aerotopy. Rozmnožujú sa pomocou hormogónií.
  • Stigonematales – trichálna stielka, pravé vetvenie, majú heterocyty, nemajú aerotopy, akinety, žijú v pomerne extrémnych podmienkach, napr. v horúcich prameňoch.

Referencie
  1. Phycochromaceae. In: Ottův slovník naučný : llustrovaná encyklopædie obecných vědomostí. Zväzok 19 P – Pohoř. V Praze : J. Otto, 1902. 1052 s. Dostupné online. S. 691.
  3. POULIN, M. A MULTIDISCIPLINARY, COMMUNITY -BASED STUDY OF THE ENVIRONMENTAL HEALTH OF THE RIDEAU RIVER: FINAL REPORT. January 2001
  4. Hindák, F., Hindáková, A. (1998): Sinice/cyanobaktérie a riasy. [Cyanophytes/Cyanobacteria and Algae.] In: MARHOLD, K. et al. Zoznam nižších a vyšších rastlín Slovenska. Bratislava: Veda, 1998. ISBN 8022405264.
  5. ema.europa.eu, [cit. 2018-08-05]. Dostupné online.
  6. Cyanobacteria. In: KADLEC, Oskár, ed. Encyklopédia medicíny. Bratislava: Asklepios, 1993-2004. ISBN 80-7167-008-1
  7. http://www.csbmb.cz/bulletin/2014_1.pdf s.20
  8. 12. Organická chémia v živej prírode [online]. chtf.stuba.sk, [cit. 2018-08-05]. Dostupné online.
  9. NĚMEC, Bohumil; Ľudovít Pastẏrilk. Všeobecná botanika. Bratislava : Vydavateľstvo Slovenskej akadémie vied, 1963. 861 s. S. 56, 215.
  10. KOČIOVÁ, M. Biosorpcia rádiostroncia lišajníkmi. In: Nova Biotechnologica. Revue fakulty prírodných vied. Trnava: UCM 2004, roč. 4, č. 1.
  11. Geologické práce
  12. http://arl.uhk.cz/arl-hk/cs/detail-hk_us_auth-0020596-sinice/
  13. http://www.sjf.tuke.sk/kmae/TaIPvPP/2010/index.files/clanky%20PDF/POOR_FEDORCAKOVA_SEBO_1.pdf
  14. Záhorovská, E. a kol.: Systém a evolúcia nižších rastlín. UK, Bratislava, 232 s.

Iné projekty
  • Commons ponúka multimediálne súbory na tému Sinice
  • Wikidruhy ponúkajú informácie na tému Sinice

Externé odkazy

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Sinice na českej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.