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Cianobacterias
Adaptado de: http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/ibc99/botanica/botanica/cyanophy.htm

Las cianobacterias, antiguamente conocidas como algas verdeazules, por su color verde-azulado (a veces rojizo, pardo o negro), son bacterias que han estado viviendo sobre nuestro planeta por más de 3 mil millones de años. Se caracterizan por que son procariotas (sin núcleo verdadero), autótrofos (fundamentalmente). Unicelulares, tamaño entre 1 µm hasta varios micrómetros.

Las cianobacterias crecen en ambientes lénticos (lagos y lagunas), suelos húmedos, troncos muertos, cortezas de árboles, algunas en aguas salobres y otras en aguas termales. Hace miles de millones de años las había en tan gran número, que eran capaces de añadir, a través de la fotosíntesis, suficiente oxígeno a la primitiva atmósfera de la Tierra, como para que los animales que necesitaban oxígeno pudieran sobrevivir.

Presentan diversidad de formas: Unicelulares (como Gloeocapsa), pluricelulares filamentosas como Spirulina, filamentosas ramificadas (como Stigonema), no ramificadas (como Oscillatoria), con heterocistes (células vegetativas diferenciadas que se encuentran regularmente a lo largo de un filamento o en un extremo del mismo.

Su pared celular es semejante a la pared celular de las bacterias gram negativas, no contiene celulosa pero es muy resistente debido a la presencia de polisacáridos unidos a polipéptidos. Además secretan una sustancia mucilaginosa que les confiere la defensa contra predadores ya que puede ser tóxica. Por otra parte une grupos de células formando filamentos (cianobacterias filamentosas). Algunas especies forman células especiales con pared exterior engrosada (acinetos) que les permite permanecer latentes cuando las condiciones ambientales son desfavorables (sequía, oscuridad, congelación). Estos acinetos se rompen durante la germinación para dar paso a la formación de nuevos filamentos vegetativos

La membrana plasmática puede presentar invaginaciones o mesosomas parecidos a los de las bacterias gram positivas, la membrana celular contiene ácidos grasos con dos o más enlaces dobles en la cadena hidrocarbonada a diferencia de los demás procariotes que poseen ácidos grasos saturados.

Protoplasma (citoplasma), separado en cromoplasma (periférico y pigmentado) y centroplasma (central, granuloso e incoloro). Nucleoplasma contiene el ADN puede aparecer en forma de pequeños gránulos, pueden aparecer granos de volutina, cianoficina y ribosomas. Los pigmentos que se encuentran en el citoplasma son: clorofila a, c, carotenoides, ficoxantina, ficocianina C, de color azul, ficocianobilina, ficoeritrina C, de color rojo, ficoeritrobilina entre otros.

Asexual, por bipartición, o por fragmentación de filamentos dando origen a hormogonios que se separan de los filamentos originales y se mueven deslizándose. Algunas experiencias parecen confirmar que existen fenómenos que implican la recombinación de material genético, al igual que en las bacterias.

Nutrición

Las cianobacterias son capaces de realizar fotosíntesis. Algunas contienen pigmentos que les permiten usar la luz como fuente de energía mediante un proceso llamado fotosíntesis, otras dependen de compuestos orgánicos como fuente de energía, y algunas pueden usar incluso compuestos químicos inorgánicos como combustible para realizar los procesos celulares.

Movilidad

Los géneros Oscillatoria, Spirulina y Rivularia presentan movimiento.

Las especies planctónicas, se caracterizan por poseer vesículas de gas en su citoplasma que son las encargadas de mantener el organismo en flotación para ubicarse en la zona de máxima iluminación.

Algunas han adquirido estructuras especiales, como esporas, para mejorar la supervivencia. Tanto los ambientes aerobios (que contiene O2) como los anóxicos o anaerobios pueden ser habitados por distintas especies de cianobacterias.

Importancia biológica de las cianobacterias

http://www.eez.csic.es/~olivares/ciencia/fijacion/cianobacterias.htm

Las cianobacterias son organismos antiguos que se caracterizan por conjugar el proceso de la fotosíntesis oxígenica con una estructura celular típicamente bacteriana. Al ser responsables de la primera acumulación de oxígeno en la atmósfera, las cianobacterias han tenido una enorme relevancia en la evolución de nuestro planeta y de la vida en él.

En la actualidad presentan una amplia distribución ecológica, encontrándose en ambientes muy variados, tanto terrestres como marítimos, e incluso en los más extremos, siendo la fotoautotrofia, con fijación de CO2 a través del ciclo de Calvin, su principal forma de vida, y contribuyendo de manera importante a la productividad primaria global de la Tierra. Muchas cianobacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico, siendo, a su vez, capaces de hacerlo en condiciones de aerobiosis (de hecho, ciertas cianobacterias representan los mayores fijadores en amplias zonas oceánicas contribuyendo de forma importante a la cantidad total de nitrógeno fijado en vida libre).

La existencia conjunta de la fotosíntesis y de la fijación de nitrógeno ha requerido el diseño de estrategias que hagan posible el funcionamiento de ambos procesos antagónicos desde el punto de vista de sus requerimientos ambientales.

Entre tales estrategias la separación en el tiempo o en el espacio de ambas funciones permite el desarrollo normal de la célula en condiciones de bajos niveles de nitrógeno combinado. En este sentido, merece particular mención la capacidad de algunas especies filamentosas de desarrollar unas células llamadas heterocistos, enormemente especializadas en la fijación del nitrógeno en ambientes aeróbicos.

Los heterocistos son células especializadas, distribuidas a lo largo o al final del filamento (cianobacterias multicelulares filamentosas), los cuales tienen conexiones intercelulares con las células vegetativas adyacentes, de tal manera que existe un continuo movimiento de los productos de la fijación de nitrógeno desde los heterocistos hacia las células vegetativas y de los productos fotosintéticos desde las células vegetativas hacia los heterocistos (Todar, 2004).

Las bases moleculares del proceso de diferenciación de los heterocistos y el establecimiento del patrón de distribución de los mismos en el filamento cianobacteriano constituyen uno de los campos más activos en el estudio actual de las cianobacterias y, asimismo, representa un modelo simple de establecimiento de patrones espaciales de diferenciación cuyo estudio puede abordarse con la gran variedad de herramientas desarrolladas para el análisis genético-molecular de las cianobacterias, que incluyen la construcción de especies y la disponibilidad de la secuencia completa de los genomas de varias de ellas.

Muchas cianobacterias, por ejemplo, Anabaena azollae juegan un papel importante en el desarrollo de cultivos como el arroz. Anabaena azollae, en simbiosis con helechos, proporciona hasta 50 kg. de nitrógeno/ha siendo la utilización de este sistema fijador general en muchas regiones del sudeste asiático.
(Con la contribución de Antonia Herrero, Instituto de Biología Vegetal y Fotosíntesis, CSIC.).