Sinice

Sinice, cyjanofity, cyjanobakterie, cyjanoprokariota (Cyanobacteria, Cyanophyta, Schizophyta) - gromada organizmów samożywnych, dawniej uznawanych za glony, według nowszej taksonomii zaliczanych do Procaryota (prokarioty). Nazwa zwyczajowa Cyanophyta (końcówka -phyta -roślina), stosowana w taksonomii wcześniejszej, kładzie nacisk na te właściwości, które upodabniają sinice do glonów roślinnych - zdolność do tlenowej fotosyntezy oraz podobieństwo w postaci chlorofilu. To podobieństwo jest o tyle naturalne, że chloroplasty glonów roślinnych powstały w wyniku endosymbiozy z sinicami - są po prostu uwstecznionymi sinicami.

Sinice mają budowę prokariotyczną , swoją nazwę zawdzięczają obec¬nemu w ich komórkach barwnikowi fiko-cyjaninie, który ma niebieskawy kolor. U większości gatunków barwnik ten cz꬜ciowo maskuje zielony chlorofil, co powo¬duje że komórki tych mikroorganizmów mają sinoniebieską barwę.

Sinice są naj¬bliżej spokrewnione z bakteriami. Ich ko¬mórki są jednak większe niż komórki bak¬teryjne i mają bardziej złożoną budowę. Nie posiadają one wici i często tworzą nit¬kowate kolonie. Sinice są autotrofami, pro¬dukującymi pokarm podczas fotosyntezy, uwalniając przy tym tlen.

Komórki sinic są pozbawione chloro-plastów; chlorofil znajduje się w błonia¬stych tylakoidach. Ponieważ sinice są fotoautotrofami, nie wydzielają enzymów, które rozkładają związki organiczne, znaj¬dujące się w podłożu. Niektóre gatunki sinic potrafią żyć w ciemności, gdzie nie¬możliwa jest fotosynteza i wtedy, tak jak bakterie, korzystają z materii organicznej, jaka jest w ich otoczeniu. Znane są rów¬nież formy sinic chemosyntetyzujących.

Ślady najstarszych sinic znaleziono w pokładach skalnych pochodzących sprzed 3 miliardów lat. Świadczy to o tym, że sinice należą do najstarszych organizmów wykazujących zdolność do fotosyn¬tezy. Większość ich gatunków to formy mikrosko¬pijnej wielkości, jednokomórkowe, pozbawione jądra komórkowego. Znanych jest też wiele sinic o charakterze kolonijnym.

Organizmy te, kojarzone głównie z zakwitami jezior i mórz, mogą stanowić dla człowieka zagrożenie, a jednocześnie być przydatne. Sinice powodują niebezpieczne dla ludzi i zwierząt zakwity wód powierzchniowych, ale niektóre ich gatunki są źródłem pożywienia, mają też istotny wpływ na kształtowanie atmosfery Ziemi. Istnieją możliwości wykorzystania sinic w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym i ochronie środowiska.

Sinice wytwarzają dwa rodzaje toksyn - hepatotoksyny i neurotoksyny .

Hepatotoksyny uszkadzają komórki wątroby, doprowadzają do krwotoku z naczyń włosowatych wątroby. Toksyny te mogą nie wywoływać od razu widocznych skutków. Kumulują się w organizmie i działają np. rakotwórczo. To stwierdzono na przykład w Chinach czy innych krajach azjatyckich, gdzie produkuje się ryż. Sinice występują tam na polach, gdzie uprawia się ryż, bądź w wodzie pitnej. Ich działanie ujawnia się po pewnym czasie, mogą być takimi +cichymi zabójcami+. Sinice produkujące hepatotoksyny występują np. w Bałtyku.

Neurotoksyny są bardziej niebezpieczne, ponieważ blokują przewodzenie bodźców nerwowych. Zabijają w ten sposób, że powodują paraliż mięśni oddechowych. Sinice produkujące neurotoksyny występują w Polsce sporadycznie, np. w małych, wiejskich zbiornikach wodnych czy w przydrożnych rowach.

W Polsce nie było na razie przypadków zgonów spowodowanych toksynami produkowanymi przez sinice. Kontakt z kwitnącymi u nas sinicami może natomiast powodować wykwity skórne lub dolegliwości żołądkowe.

Niektóre z toksyn sinicowych można wykorzystywać jako lekarstwa, prowadzone są badania nad użyciem neurotoksyn wytwarzanych przez sinice przy leczeniu chorób układu nerwowego powodujących m.in. drżenie mięśni. Preparat z sinic zawiera ponad 70 proc. białka i może być podawany nawet alergikom, zawiera też żelazo w formie najbardziej przyswajalnej dla organizmu. Może też być używany jako środek wspomagający dla osób przechodzących terapie nowotworowe.

Sinice spełniają też wiele innych pożytecznych dla człowieka funkcji. Produkują tlen, a także mają zdolność wiązania azotu atmosferycznego, co wpływa na podniesienie plonów, zaś ich zdolność do produkcji wodoru może być wykorzystana np. do produkcji alternatywnych źródeł energii.

W przeszłości rdzenni mieszkańcy Ameryki Południowej i Afryki wypiekali chleb, używając właśnie sinic.

Prowadzi się badania nad niezwykłymi zdolnościami sinic do zasiedlania nawet ekstremalnie nieprzyjaznych życiu środowisk - takich jak Antarktyda czy gorące źródła.
Mówi się że to sinice wymyśliły szklarnie, ponieważ umieją wewnątrz kryształu lodu skonstruować coś na kształt mikro szklarni , w której stwarzają sobie warunki do życia. Ten kryształ lodu chroni je przed zimnym wiatrem, mrozem, a jednocześnie przewodzi światło.

Masowe zakwity sinic to efekt użyźniania wód w wyniku działalności człowieka, np. stosowania nadmiernej ilości nawozów sztucznych. Kiedyś zakwity to był problem krajów tropikalnych, teraz zakwity występują nawet w Finlandii.
W gromadzie sinic wyróżnia się tylko jedną klasę - sinicowe z pięcioma rzędami.
• Klasa: sinicowe, cyanofitowe (Cyanophyceae)
o Rząd: Chroococcales
o Rząd: Nostocales
 Rodzina: Oscillatoriaceae
 Rodzaj: Spirulina
 Rodzaj: drgalnica (Oscillatoria)
 Rodzaj: trzęsidło (Nostoc)
 Rodzina: Rivulariaceae
 Rodzina: Scytonemataceae
 Rodzina: Stigonemataceae
Sinice mają rzadką zdolność asymilacji azotu atmosferycznego. Asymilacja jest możliwa dzięki tzw. heterocystom. Heterocysta jest to komórka sinic otoczona grubą ścianą komórkową i posiadające uwsteczniony aparat fotosyntetyczny (brak produkcji tlenu). W takich warunkach nitrogenaza (enzym asymilujący azot) może działać poprawnie. Związany azot przesyłany jest przez tzw.: plasmodesmy (łączenie heterocysty z protoplastami sąsiadujących komórek).
Zdolności te sprawiają, że sinice są pionierami. Można je spotkać w prawie każdym środowisku na Ziemi, nie straszne są im długotrwałe susze czy wysokie temperatury gorących źródeł a nawet wysokie zasolenie czy kwasowość podłoża. Sinice współżyją również z roślinami (Azolla) jak i ze zwierzętami (Paulinella chromatophora).
Materiał genetyczny zlokalizowany jest w nukleoidzie. W budowie wyróżnia się ścianę komórkową (delikatną), a na zewnątrz błonę zewnętrzną podobną jak u bakterii. Dookoła zewnętrznej błony komórkowej wytwarzane są grube pochwy śluzowe.
Sinice to najczęściej skupienia kolonii. Wyróżnia się dwa typy nici sinicowych:
• typ pleurokapsalny - nić zbudowana jest z komórek otoczonych całkowicie ścianą komórkową.
• typ trychomowy - wszystkie komórki sinic tkwią w wspólnej ścianie komórkowej.
Sinice rozmnażają się wyłącznie wegetatywnie przez prosty podział komórki, rozerwanie nici (utworzonej przez pewną liczbę komórek sinic) lub wytwarzanie specjalnych utworów w tym celu. Rozerwanie nici następuje, gdy pewne komórki ją tworzące obumierają przez co nić ulega podzieleniu na części. Komórki takie nazywane są nekrydiami.


Rozróżniamy następujące rodzaje tworów służących do rozmnażania wegetatywnego:
• akinety, inaczej artrospory, komórki o charakterze przetrwalnikowym występujące tylko u form nitkowatych, większe od komórek wegetatywnych, o grubej ścianie komórkowej i dużej ilości ziarnistości materiałów zapasowych,
• endospory, powstające wewnątrz komórki macierzystej i uwalniane po jej rozpadzie; nie mają one charakteru przetrwalnikowego,
• egzospory, powstają gdy komórka macierzysta otwiera się na szczycie i odcina je ze swego wnętrza; w stadium początkowym nie mają ściany komórkowej,
• hormogonia, twory wielokomórkowe, zdolne do aktywnego ruchu, mogące przybrać charakter przetrwalnikowy,
• planokoki, działają podobnie jak homogonia, z tą różnicą, że są jednokomórkowe,
• nannocyty, liczne, drobniutkie komórki powstające przez wielokrotne podziały cytoplazmy komórki macierzystej.
Słowniczek
Akinety - inaczej artrospory, komórki o charakterze zarodników przetrwalnikowych występujące u nitkowatych form sinic i u niektórych glonów, żyjących w szybko zmieniających się warunkach. Często przyjmują kształt owalny, a ich rozmiary są większe niż rozmiary komórek wegetatywnych. Są otoczone grubą ścianą komórkową. Odznaczają się również dużą ilością materiałów zapasowych i brakiem barwników asymilacyjnych.
Endospory - spoczynkowe, przetrwalnikowe formy bakterii, nieprawidłowo nazywane zarodnikami, charakteryzujące się znacznym stopniem odwodnienia zawartej w nich cytoplazmy oraz grubymi i wielowarstwowymi osłonami. Umożliwiają bakteriom przetrwanie skrajnie niekorzystnych warunków (brak wody i substancji odżywczych, podwyższona temperatura). Występują u niektórych bakterii (Bacillus, Clostridum), głównie Gram-dodatnich. Powrót endospor do życia polega na pobraniu wody, rozerwaniu ściany i utworzeniu normalnej komórki wegetatywnej.
Egzospory - rodzaj zarodników wytwarzanych na zewnątrz komórki macierzystej poprzez odcinanie ich sukcesywnie na końcach tej komórki. U sinic są to przekształcone endospory. Powstają, gdy komórka macierzysta otwiera się na szczycie i odcina je, jeden po drugim, ze swego wnętrza. W stadium początkowym nie są otoczone ścianą, a jedynie błoną komórkową.
Hormogonia - wielokomórkowe utwory występujące u sinic, służące do rozmnażania wegetatywnego. Są zdolne do aktywnego ruchu, stąd ich inna nazwa to ruchliwki. Hormogonia znajdują się wewnątrz osłonek zwanych pochwami, z których wypełzają i przekształacją się w nowe fragmenty nici sinic. Mogą otoczyć się grubymi ścianami komórkowymi i przybrać charakter przetrwalnikowy.
Organizmy pionierskie - organizmy żywe, mogące przetrwać w skrajnym środowisku.
Żyją w maksymalnych lub minimalnych temperaturach, gdy jest bardzo sucho lub bardzo
mokro, na stromych zboczach. Zazwyczaj są to porosty, psammofity, sinice lub mszaki.
Rosnąc na wyjątkowo ubogich podłożach, takich jak piaski czy skały, biorą udział w tworzeniu
warstw gleby, przez co niejako przygotowują podłoże dla innych, bardziej
wymagających .