Прохлорофиты (Prochlorales): описание, жизненный цикл развития, чем опасен

Prochlorophytes (лат. Prochlorales — «почки хлорофилла») — отряд прокариот, обычно относимый к царству бактерий, отличительной особенностью представителей которых является способность к насыщенному кислородом фотосинтезу, аналогичному таковому у цианобактерий с составом фотосинтетиков пигменты, кроме цианобактерий.

Прохлорофиты — свойства и представители

Строение и физиология

Одноклеточные организмы сферической или продолговатой формы, подвижные или неподвижные. Большую часть цитоплазмы занимают тилакоиды, расположенные концентрически на поверхности клетки и не отграниченные от цитоплазмы какой-либо мембраной. Поверхность тилакоида гладкая. Клеточная стенка грамотрицательного типа. Отличительной особенностью прохлорофитов является пигментный состав клетки: фикобилины, характерные для цианобактерий, отсутствуют, но присутствует хлорофилл b, что не характерно для других прокариот. Хлорофилл и каротиноиды также встречаются в небольших количествах. По составу жирных кислот и гликопротеинов они близки к цианобактериям.

Что делать в такой ситуации? Для начала рекомендуем. В этой статье подробно описаны методы борьбы с паразитами. Также рекомендуем обратиться к специалисту.

Автотрофы. Окись углерода (IV) активно фиксируется в восстановительном цикле пентозофосфата, для чего у них есть своеобразные ферменты: фосфорибулокиназа и рибулозобисфосфаткарбоксилаза. Последний содержится в специальных органеллах — карбоксисомах, состоящих из 8 субъединиц и поэтому аналогичен карбоксисомам зеленых водорослей. Резервное питательное вещество — полисахарид, похожий на гликоген цианобактерий. Некоторые виды способны фиксировать атмосферный азот.

Состав и экология

Первый представитель прохлорофитов (род Prochloron) был обнаружен в 1975 году на поверхности тела колониальных морских сквиртов. Он ведет паразитарный образ жизни, потребляя аминокислоты (в основном триптофан), которые содержатся в остатках пищи, выводимых через клоакальный сифон морской струи. В следующем году таксон (первоначально подкласс) Prochlorophyta был идентифицирован с типовым (и только потом) родом Prochloron.

В 1986 г был описан новый род прохлорофитов — Prochlorotrix, представители которого являются свободноживущими обитателями пресноводных водоемов. В 1988 г был добавлен третий род — Prochlorococcus, представители которого тоже свободноживущие, но обитают в океане.

Значение

Прохлорофиты из-за своей редкости не представляют особой практической ценности, однако представляют значительный научный интерес как возможные «предки» хлоропластов эукариот.

Prochloron

Прохлор (от греческого «про» (ранее) и от греческого «хлорос» (зеленый)) — это оксигенированный фотосинтетический одноклеточный прокариот, обычно встречающийся в качестве внеклеточного симбионта на коралловых рифах, особенно у дидемнидов асцидий (морских брызг). В рамках филюма цианобактерий было выдвинуто предположение (эндосимбиотическая теория), что Proclor является предшественником фотосинтетического компонента, хлоропластов, который содержится в фотосинтезирующих эукариотических клетках. Однако эта теория в значительной степени опровергнута филогенетическими исследованиями, которые показывают, что Прохлор не принадлежит к линии, ведущей к водорослям и наземным растениям, содержащим хлоропласты.

Прохлор был открыт в 1975 году Ральфом А. Левиным из Института океанографии Скриппса. Прохлор — один из трех известных прохлорофитов, цианобактерий, которые содержат хлорофиллы a и b, связанные со специальным светособирающим белком.

Prochlorococcus

Prochlorococcus — это род очень мелких (0,6 мкм) морских цианобактерий с необычной пигментацией (хлорофиллы a2 и b2). Эти бактерии принадлежат к фотосинтетическому пикопланктону и, вероятно, являются самыми многочисленными фотосинтезирующими организмами на Земле. Микробы Prochlorococcus — главный продуцент океана, ответственный за производство большого количества фотосинтетического кислорода. Анализ геномных последовательностей 12 штаммов Prochlorococcus показывает, что 1100 генов являются общими для всех штаммов, а средний размер генома составляет около 2000 генов. Напротив, у эукариотических водорослей более 10 000 генов.

Читайте также:  Уреаплазма у мужчин: симптомы, диагностика и препараты для лечения

Открытие

Несмотря на то, что было несколько самых ранних записей об очень маленьких хлорофиллоподобных бактериях, предшествовавших цианобактериям в океане, прохлорококк был обнаружен в 1986 году Салли В. (Пенни) Чиш из Массачусетского технологического института, Робертом Дж. Олсоном из Океанографического института Вудс-Хоул и другие в Саргассово море с помощью проточной цитометрии. В 2019 году Чизхолм получил за это открытие премию Крафорд. Первая культура Prochlorococcus была выделена в Саргассовом море в 1988 году (штамм SS120), а вскоре другой штамм был получен из Средиземного моря (штамм MED). Название Prochlorococcus возникло из-за того, что изначально предполагалось, что Prochlorococcus является родственником прохлорона и других хлорофилл b-содержащих бактерий, называемых прохлорофитами, но теперь известно, что прохлорофиты образуют несколько отдельных филогенетических групп внутри подгруппы цианобактерий в бактериальном домене .

Единственный описанный вид этого рода — Prochlorococcus marinus.

Морфология

Морские цианобактерии — самый маленький из известных фотосинтезирующих организмов; Прохлорококк самый маленький — всего от 0,5 до 0,7 микрометра в диаметре. Кокковидные клетки неподвижны и свободноживущи. Их небольшой размер и высокое соотношение поверхности к объему дают им преимущество в воде с низким содержанием питательных веществ. Однако предполагается, что прохлорококкам требуется очень мало питательных веществ. Кроме того, Prochlorococcus адаптировались к использованию сульфолипидов вместо фосфолипидов в своих мембранах, чтобы выжить в среде, свободной от фосфатов. Эта адаптация позволяет им избегать конкуренции с гетеротрофами, выживание которых зависит от фосфатов. Прохлорококки обычно делятся один раз в сутки в подповерхностном слое или в олиготрофных водах.

Распределение

Прохлорококк широко распространен в эвфотической зоне тропических океанов мира. Возможно, самый крупный род на Земле: один миллилитр поверхностной морской воды может содержать 100 000 клеток и более. В глобальном масштабе среднегодовое количество составляет от (2,8 до 3,0) × 10 человек (для сравнения, то есть примерно количество атомов в тонне золота). Прохлорококки повсеместно распространены между 40 ° северной и 40 ° южной широты и преобладают в олиготрофных (бедных питательными веществами) регионах океанов. Прохлорококк чаще всего обнаруживается в диапазоне температур 10–33 ° C, а некоторые штаммы могут проникать в глубину при слабом освещении ( 200 м, в зависимости от мутности воды. Такая глубина проникновения синего света в сочетании со способностью Prochlorococcus LL использовать его для фотосинтеза позволяет популяции Prochlorococcus LL выживать на глубинах до 200 метров. Кроме того, прохлорококки более многочисленны в присутствии гетеротрофов с каталазной способностью. Прохлорококки не имеют механизмов разложения активных форм кислорода и полагаются на гетеротрофы для своей защиты. Бактерия составляет около 13-48% мирового фотосинтетического производства кислорода и является частью хребта пищевой цепи океана .

Читайте также:  Мезофилы у животных и растений, температура размножения

Пигменты

Prochlorococcus тесно связан с Synechococcus, другой крупной фотосинтетической цианобактерией, которая содержит фикобилисомы светособирающих антенн. Однако Prochlorochoccus эволюционировал, чтобы использовать уникальный светособирающий комплекс, состоящий преимущественно из производных дивинилхлорофилла a (Chl a2) и b (Chl b2) и свободный от моновинилхлорофиллов и фикобилисов. Прохлорококк — единственный известный оксигенированный фототрофный организм дикого типа, который не содержит Chl a в качестве основного фотосинтетического пигмента и является единственным известным прокариотом с α-каротином.

Прохлорококк занимает две отдельные ниши, что приводит к номенклатуре групп низкой светимости (LL) и высокой светимости (HL), которые различаются соотношением пигментов (LL имеет высокое соотношение хлорофилла b2: a2, а HL имеет низкое соотношение b2: a2), потребность в свете, использование азота и фосфора, восприимчивость к меди и вирусам. Эти «экотипы» можно дифференцировать на основе последовательности их гена рибосомной РНК. Штаммы, приспособленные к яркому свету, обитают на глубине от 25 до 100 м, а штаммы, приспособленные к слабому свету, обитают в водах от 80 до 200 м.

Геном

Недавно были секвенированы геномы нескольких штаммов Prochlorococcus. Было секвенировано двенадцать полных геномов, которые выявили физиологически и генетически отличные клоны Prochlorococcus marinus, которые на 97% похожи по гену 16S рРНК.

Экотип с высоким уровнем освещенности имеет самый маленький геном (1 657 990 п.н., 1716 генов) из всех известных оксигенированных фототрофов, но экотип с низким уровнем освещения намного крупнее (2 410 873 п.н., 2275 генов).

Экология

Хотя прохлорококк является одним из самых мелких фитопланктонных / морских бактерий в мировом океане, его значительное количество делает его ответственным за большую часть фотосинтеза и производства кислорода в океанах и во всем мире. Размер Prochlorococcus (0,5-0,7 мкм) и адаптация различных экотипов позволяют организму процветать в бедных питательными веществами водах, таких как тропические и субтропические воды (от 40 ° до 40 ° ю.ш.); однако их можно найти в более высоких широтах, до 60 ° северной широты, но в довольно минимальных концентрациях, а распространение бактерий в океанах предполагает, что более холодные воды могут быть для них смертельными. Этот широкий диапазон широты, а также способность бактерий выживать на глубинах от 100 до 150 метров, то есть на средней глубине слоя смешения на поверхности океана, позволяет им вырасти до огромных количеств, до 3 октиллионов особей по всему миру. Это огромное количество заставляет Prochlorococcus играть важную роль в глобальном круговороте углерода и производстве кислорода. Вместе с Synechococcus (другой род цианобактерий, встречающийся вместе с Prochlorococcus), эти цианобактерии ответственны за около 50% фиксации углерода в море, что делает их важным поглотителем углерода через биологический углеродный насос (то есть перенос органического углерода с поверхности океана на глубины с помощью различных биологических, физических и химических процессов). Изобилие, распространение и все другие характеристики Prochlorococcus делают его ключевым организмом в олиготрофных водах, выступая в качестве важного первичного производителя пищевых сетей в открытом океане.

Читайте также:  Почему большинство бактерий относят к гетеротрофам

Происхождение зелёных водорослей

Хлоропласты зеленых водорослей (хлорелла, хламидомонада, вольвокс и др.) Являются потомками фотосинтезирующих прокариот. Они окружены двумя мембранами, содержат кольцевую ДНК и собственные прокариотические рибосомы. Однако у них совершенно другой набор хлорофиллов: это хлорофиллы «а» и «b», а фикобилинов нет. Это означает, что хлоропластные предки зеленых водорослей не могли быть цианобактериями. Долгое время свободноживущие бактерии с хлорофиллами «а» и «б» не были известны. Только в последние два десятилетия были обнаружены представители особой группы прохлорофитов — Прохлор и Прохлоротрикс — с таким же набором хлорофиллов. Прохлорон — это большая сферическая бактерия, обитающая в оболочке колониальных асцидий, а прохлоротрикс — это нитчатая пресноводная форма.

В настоящее время прохлорофиты представляют собой реликтовую группу из нескольких видов, но в далеком прошлом они, вероятно, играли значительную роль в биосфере. Вполне возможно, что древние прохлорофиты («побеги прехлорофилла») участвовали (наряду с другими прокариотами — цианобактериями или «сине-зелеными водорослями») в образовании строматолитов.

В то же время они вступили в симбиоз с предками зеленых водорослей [которые тогда еще не содержали хлорофилла]. Значение этого союза тем более велико, что потомки зеленых водорослей — многоклеточные растения (начиная с мхов) — унаследовали двухмембранные хлоропласты и хлорофиллы «а» и «b». Таким образом, потомки древних прохлорофитов, превратившиеся в хлоропласты, сохраняются в зеленой хвои сосны или блестящем листе фикуса.

Предполагается, что акритархы, выведенные в неопротерозое, относятся к зеленым водорослям.

Победить паразитов можно!

— Надежное и безопасное избавление от паразитов за 21 день!

  • В состав входят только натуральные компоненты;
  • Он выводит из организма продукты жизнедеятельности паразитов.
  • Абсолютно безопасно;
  • Защищает печень, сердце, легкие, желудок, кожу от паразитов;
  • Не вызывает побочных эффектов;
  • Эффективно уничтожает большинство видов гельминтов за 21 день.

Теперь действует программа льготной бесплатной упаковки. Читать .

Ссылка на основную публикацию