Cyanobacteria

Cyanobacteria Cianobatteri
                                                                 
Cyanobacteria: Cianobatteri: Chiamati anche impropriamente alghe azzurre, alghe verdi-azzurre o Cianoficee, sono un phylum di batteri fotosintetici.

Sono organismi unicellulari procarioti, fotoautotrofi, e costituiscono uno dei 23 phyla del regno dei Bacteria.

Riescono a sopravvivere nelle condizioni estreme trasformandosi in spore attraverso un processo chiamato sporulazione.

Classificazione scientifica:
Dominio: Prokaryota
Regno: Bacteria
Phylum: Cyanobacteria Stanier ex Cavalier-Smith, 2002

Sezione
I - Chroococcales
II - Pleurocapsales
III - Oscillatoriales
IV - Nostocales
V - Stigonematales

I cianobatteri hanno una parete di tipo Gram negativo, sono sempre unicellulari con le cellule singole o riunite in colonie. In questo caso le cellule possono essere organizzate in filamenti (ad esempio Anabaena o Oscillatoria), oppure possono essere piatte (es. Merismopedia) o tonde (ad esempio nei Pleurocapsa e nei Microcystis).

La fotosintesi dei cianobatteri ha luogo nella loro membrana tilacoide, in un modo analogo a quello dei cloroplasti delle alghe, dei muschi, delle felci e delle piante con semi. Per la fotosintesi i cianobatteri non utilizzano solo quella parte dello spettro cromatico che utilizzano anche le piante verdi, ma hanno anche oltre alla fotosintesi clorofilliana anche un complesso di antenne, i ficobilosomi, nei quali sono contenute la ficobilina, tra cui la ficocianina (azzurro) o la ficoeritrina (rossa).
La ficocianina dona a molti cianobatteri la caratteristica colorazione blu, ma talvolta (ad esempio nei casi della Spirulina e della Oscillatoria rubescens) la colorazione è rossa, a causa della ficoeritrina. Il rapporto delle concentrazioni dei singoli pigmenti può variare di molto, colorando i batteri di verde o persino di nero (colorazione a tratti).
La ficobilina permette lo sfruttamento di una vasta porzione dello spettro visibile (nelle piante la lunghezza d'onda sfruttata varia da 500 a 600 nm). L'efficienza del processo di raccoglimento della luce è per la ficoeritrina persino più elevata che nella clorofilla. I cianobatteri possono, in questo modo, sopravvivere con successo anche in condizioni di scarsa luminosità, come ad esempio nelle profondità marine o in ecosistemi acquatici caratterizzati da forte corrente.

Secondo la teoria degli Endosimbionti furono antenati degli odierni Cianobatteri i precursori dei cloroplasti nelle piante verdi. Si parla quindi, in anatomia cellulare, di una serie di caratteristiche biochimiche, che permettono di differenziare i cianobatteri ed i cloroplasti per le proprietà nella cellula eucariote.

I cianobatteri sono da considerarsi tra gli organismi bio-costruttori, in quanto la loro attività fotosintetica sottrae CO2 all'ambiente, inducendo la precipitazione del carbonato di calcio (CaCO3). Questi organismi danno luogo a vere e proprie piattaforme carbonatiche in ambienti marini e lacustri.

Molti cianobatteri possono fissare l'azoto: trasformando l' azoto (N2) elementare in ioni ammonio (NH4+) all'interno delle eterocisti. Inoltre i detergenti ed i fertilizzanti che contaminano i bacini tendono ad aumentare la concentrazione dell'azoto e del fosforo, che in cascata inducono la proliferazione di cianobatteri, talvolta dannosi. Anche la temperatura elevata e l'alcalinità dell'acqua sono due altre componenti ideali per la diffusione dei cianobatteri.

Tutte le specie sono in grado di produrre tossine, usate, talvolta, come difesa dagli assalti delle specie planctoniche, e che possono appartenere alla categoria delle neurotossine come la -metilammino-alanina, la anatossina-a, la saxitossina; queste ultime sono in grado di impedire la comunicazione tra neuroni e cellule muscolari e quindi possono interferire con il sistema nervoso e possono provocare la morte per paralisi dei muscoli respiratori; sono state responsabili di morie di animali nei paesi del nord Europa ed nell'America settentrionale. Inoltre, un'altra categoria di tossine è quella delle epatossine, che possono indurre danni al fegato e ristagno di sangue nell'organo; il loro effetto è di danneggiare le cellule epatiche intervenendo sul citoscheletro oltre ad inibire le proteinfosfatasi che svolge un ruolo importante nella divisione cellulare. Si stanno effettuando studi per verificare un collegamento fra alterazioni croniche nel tubo digerente ed esposizione con le tossine specifiche oltre alla relazione fra le epatossine e i tumori. Infine i cianobatteri producono anche una serie di citossine, che riescono a danneggiare le cellule, ma non sono pericolose per gli organismi pluricellulari e anzi sono in corso studi e ricerche per poterle utilizzare contro alghe, batteri e cellule tumorali.

Note sono le Microcistine della specie Microcystis. Attraverso l'ingestione di pesce e molluschi alcune tossine, come il BMMA, possono giungere all'organismo umano ed animale, conducendo, occasionalmente, ad avvelenamenti fatali. La prima descrizione degli effetti pericolosi indotti dai cianobatteri risale al maggio del 1878 per merito dell'australiano George Francis che inviò una lettera alla rivista Nature. Ricercatori della Carnegie Institution scoprirono nel 2006 che nel Parco Nazionale di Yellowstone vivono cianobatteri che utilizzano cicli giorno-notte: di giorno effettuano la fotosintesi clorofilliana e di notte la fissazione dell'azoto. Questa caratteristica è, ad oggi, considerata unica.

In passato erroneamente classificati tra le alghe, i cianobatteri sono stati più correttamente inclusi tra gli Eubatteri, contribuendo all'abbandono del termine errato di alghe azzurre, con cui si sono designati per lungo tempo questi microrganismi.

Come per molte sistematiche di procarioti, non c'è consenso unanime nella comunità scientifica in merito al sistema di suddivisione dei cianobatteri. Le circa 2000 specie di cianobatteri sono state tradizionalmente suddivise in cinque sezioni, sulla base dell'aspetto morfologico. Tuttavia, tali suddivisioni non sono tutte coerenti con gli studi filogenetici. In particolare, Chroococcales, Pleurocapsales ed Oscillatoriales sono in disaccordo con gli approcci filetici, mentre Nostocales e Stigonematales sono effettivamente monofiletici.

Nei primi anni del XXI secolo sono stati avanzate tre proposte principali di suddivisione.

Il database tassonomico del National Center for Biotechnology Information (NCBI) statunitense, propone sette suddivisioni:

Chroococcales
Gloeobacteria
Nostocales
Oscillatoriales
Pleurocapsales
Prochlorales (prochlorophytes)
Stigonematales

Cavalier-Smith nel 2002 ha invece proposto due suddivisioni, a loro volta suddivise in tre classi e sei ordini:

Gloeobacteria
Gloeobacteria
Gloeobacterales
Phycobacteria
Chroobacteria
Chroococcales
Pleurocapsales
Oscillatoriales
Hormogoneae
Nostocales
Stigonematales

Un'ulteriore proposta è infine quella del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, in cui l'utilizzo dei termini ordine e famiglia è in accordo con quanto definito dall'International Code of Nomenclature of Bacteria (Bacteriological Code).
Gli unici taxa finora approvati dal Bacteriological Code sono infatti le classi Chroobacteria, Hormogoneae e Gloeobacteria, gli ordini Chroococcales, Gloeobacterales, Nostocales, Oscillatoriales, Pleurocapsales e Stigonematales; le famiglie Prochloraceae e Prochlorotrichaceae; i generi Halospirulina, Planktothricoides, Prochlorococcus, Prochloron e Prochlorothrix.