Der Begriff „Cyanobakterien“ bezieht sich auf eine große Gruppe einzelliger Organismen, die prähistorische Wurzeln haben, aber in der Neuzeit immer noch sehr häufig vorkommen, normalerweise in Wasser oder anderweitig feuchten Umgebungen. Sie werden manchmal als „Blaualgen“ bezeichnet, weil große Kolonien von ihnen im Wasser oft wie Algen aussehen, bei denen es sich um Wasserpflanzen handelt. Eine biologische Verbindung zwischen Bakterien und Algen besteht jedoch nicht. Die Bakterien erzeugen Energie durch Photosynthese und sie existieren in der Nähe der Wasseroberfläche. Ozeane, Flüsse, Bäche und Pfützen beherbergen sie; sogar einige Gletscher und Schlamm enthalten kleine Kolonien. Viele Wissenschaftler glauben, dass diese Art von Bakterien eine entscheidende Rolle bei der Evolution des zellulären Lebens auf der Erde gespielt hat.
Grundlegende Merkmale
Einzelne Cyanobakterien sind mikroskopisch klein, was bedeutet, dass sie ohne den Helo eines Mikroskops oder eines anderen Vergrößerungswerkzeugs nicht gesehen werden können. Sie sind jedoch in den meisten Wasserquellen der Erde weit verbreitet und bilden häufig Kolonien, die man sehen kann. Diese Kolonien, die typischerweise aus Millionen von miteinander verbundenen Zellen bestehen, ähneln manchmal Algen. Die Bakterien verbinden sich aus verschiedenen Gründen, aber wenn es passiert, ist es normalerweise in der Nähe der Wasseroberfläche am sichtbarsten und neigt dazu, eine hellblaue Farbe zu haben. Zellen haben auch einzeln diese Farbe, aber sie ist am deutlichsten, wenn sie in einer großen Gruppe gesehen wird.
Einzelne Zellen können in ihrer Form variieren; die meisten sind schlank und röhrenförmig, aber einige haben eine flachere ovale Form. Sie haben eine durchschnittliche Länge von etwa 2 Millimetern und sind im Allgemeinen aus wissenschaftlicher Sicht sehr einfach.
Verschiedene Typen
Aufgrund ihrer Form, die formaler als ihre „Morphologie“ bekannt ist, wurden Cyanobakterien in fünf Gruppen eingeteilt: Chroococcales, Pleurocapsales, Oscillatoriales, Nostocales und Stigonematales. Allerdings wurde die gemeinsame Abstammungslinie nur der letzten beiden Gruppen etabliert. Nur weil zwei Organismen eine ähnliche Form haben, sind sie nicht unbedingt phylogenetisch verwandt, was bedeutet, dass sie möglicherweise nicht Mitglieder derselben Klassifikationsgruppe sind, die als Stamm bekannt ist.
Energie Produktion
Diese Art von Bakterien erzeugt ihre eigene Energie und Nahrung durch Photosynthese, genau wie die meisten Pflanzen. Das bedeutet, dass die Zellen in der Lage sind, Sonnenlicht in Energie umzuwandeln, die in Form von Kohlenhydraten wie Zucker gespeichert werden kann. Dadurch sind die Zellen fast vollständig autark: Sie sind in der Lage, die gesamte Energie, die sie zum Gedeihen und Vermehren benötigen, zu erzeugen und zu speichern.
Die Photosynthese in Cyanobakterien verwendet Wasser als Elektronendonor und produziert als Nebenprodukt Sauerstoff. Die Photosynthese findet in Membranen statt, die Thylkoide genannt werden, wobei Chlorophyll verwendet wird, um die Sonnenstrahlen zu absorbieren. Im Gegensatz zu den meisten anderen Organismen, die in spezialisierten Organellen Photosynthese betreiben, vollziehen diese Bakterien die Umwandlung direkt im Zytoplasma ihrer Zellen.
Evolutionsgeschichte
Viele Evolutionsbiologen sagen, dass die in den meisten lebenden Pflanzen vorkommenden Chloroplasten wahrscheinlich von Cyanobakterien abstammen oder einst von ihnen geschaffen wurden. In Anbetracht der Tatsache, dass sie über eine eigene DNA verfügen, ist es nach Expertenmeinung möglich, dass raffiniertere Pflanzenzellen diese Bakterien vor langer Zeit als eine Art von gegenseitig vorteilhafter „symbiotischer“ Beziehung in ihre Struktur eingebracht haben.
Diese Organismen sind sehr alt, wobei einige Fossilien fast 4 Milliarden Jahre bis in das Präkambrium zurückreichen. Damit gehören sie zu den ältesten Fundstücken im Fossilienbestand. Biologen glauben im Allgemeinen, dass diese Organismen eine Schlüsselrolle bei der Erhöhung des Sauerstoffgehalts in der Erdatmosphäre gespielt haben. Die Forschung hat gezeigt, dass diese Bakterien und andere Prokaryonten fast 2 Milliarden Jahre lang die einzigen Organismen auf der Erde waren, da sich Eukaryonten noch nicht entwickelt hatten. Es ist vorstellbar, dass das Leben auf anderen Pflanzen, wenn es existiert, aus Prokaryonten wie Cyanobakterien und nicht aus Eukaryonten bestehen kann. Aufgrund ihrer Einfachheit sind prokaryontische Zellen etwa 1,000-mal kleiner als eukaryontische Zellen.
Gesundheitliche Überlegungen
Von Zeit zu Zeit bilden die Bakterien im Wasser große Ketten und beginnen sich dann zu zersetzen oder abzusterben. Dies führt dazu, dass die Zellen ausfedern, und das Ergebnis wird aufgrund ihrer Farbe und ihres Aussehens manchmal als Blaualgen-„Blüte“ bezeichnet. Die Blüten können für Mensch und Tier giftig sein, und Menschen werden normalerweise davon abgeraten, in Seen und Pools zu schwimmen, in denen die Bakterien in solchen hohen Konzentrationen gesichtet wurden. Einzelne Zellen sind normalerweise nicht schädlich und werden oft ohne schlimme Folgen aufgenommen oder verschluckt, selbst wenn sie schwach sind, sterben oder tot sind. Große Stämme enthalten jedoch oft so hohe Konzentrationen an Stickstoff und anderen Chemikalien, dass sie die Lungen und Atemwege von Menschen, die sie konsumieren, schädigen können. Bakterien, die auf die Stickstofffixierung spezialisiert sind, werden Heterozysten genannt, und diese sind in der Regel die gefährlichsten.