シアノバクテリア：その正体、特徴と例

生態系において重要な役割を果たしているにもかかわらず、シアノバクテリアやオキシフォトバクテリアについてはほとんど聞きません。「ワイルド＆グリーン」では、地球上の生命を可能にするこれらの魅力的な微生物にこの記事を捧げたいと思います。シアノバクテリアは、最初は植物界である植物界に含まれており、シアノファイトと呼ばれていたことをご存知ですか?そして、それらは藻類と考えられ、私たちはそれらを藍藻類と呼んだのでしょうか？現在、彼らはモネラ王国にいます。

この興味深い記事を読み続けて、シアノバクテリアとは何か、その特徴と例、そして生命にとっての重要性についてさらに学びましょう。

シアノバクテリアまたはオキシフォトバクテリアは、酸素発生光合成が可能な原核生物、 独立栄養性、 単細胞生物の門です。それらはグラム陰性菌のグループに属しており、接頭辞シアンがその特徴的な青みがかった色を表すため、その名前は「青い細菌」と翻訳できます。

その分類は時間の経過とともにいくつかの変更を受けてきました。

• 当初、シアノバクテリアは植物界に含まれており、青い植物を意味するシアノファイトと呼ばれていました。
• その後、それらは藻類とみなされるようになり、藍藻類を意味する藍藻類と呼ばれるようになりました。シアノバクテリアは光合成能力があるため、藻類であると考えられていました。
• その後、藻類という用語は再定義され、光合成を行う真核生物のみに限定され、シアノバクテリアは原核生物であるためこのグループから除外されました。
• 現在、シアノバクテリアは細菌ドメインの藍藻綱に分類されており、現在は使われていないモネラ王国に属しています。

すでに証明されているように、それらは藻類ではなく細菌であるにもかかわらず、依然として藍藻類として知られています。したがって、シアノバクテリアの王国はモネラ王国であると言えます（分類学的には原核生物は王国に分類されないため、古細菌と細菌の領域を包含し、使用されていません）。

シアノバクテリアが何であるかがわかったところで、次にその特徴を学びましょう。

シアノバクテリアについて少しずつ理解を深めるために、シアノバクテリアの主な特徴を示すことから始めます。

• それらは、酸素発生型光合成を実行できる唯一の原核生物です。原核生物または原核生物とは、定義された細胞核を持たない原核細胞で構成されるものです。酸素光合成は、水中の電子を使用して光エネルギーを化学エネルギーに変換し、二酸化炭素、窒素、リンなどの無機化合物を酸素などの有機化合物に変換するものです。光合成に関する次の記事を遠慮なくご覧ください: 光合成とは何か、EcologyVerde における段階と重要性。
• シアノバクテリアのもう 1 つの際立った特徴は、その印象的な青緑色です。非常にかすかな緑色から、黒に似たほど濃い青色までの範囲です。この色素沈着は、シアノバクテリアの細胞質に存在する発色団化合物の一種であるフィコビリンによるものです。その名前が示すように、シアノバクテリアの最も一般的な色は青緑色に由来しますが、赤みがかった色や銅色をした種も数多く存在します。
• それらはほとんどの細菌よりも大きいですが、シアノバクテリアは長さわずか数マイクロメートルの微視的な生物です。
• それらは、二分裂、複数の分裂、出芽または断片化を通じて無性生殖します。無性生殖の概要、種類、例について詳しく知りたい場合は、次の投稿を参照してください。
• 彼らは好気呼吸を持っています。
• これらは単細胞生物ですが、集団となって大規模なコロニーを形成する傾向があり、その範囲は数千から数百万の個体が コロニー連合でグループ化されることもあります。
• シアノバクテリアは、許容可能なレベルの湿度を備えた水生生態系と陸上生態系の両方のあらゆる種類の生態系に生息しています。この特徴を備えたシアノバクテリアは、池、湖、ラグーン、川、湿地、マングローブ、海洋、地下貯水池、洞窟、ジャングル、山、森林、岩層の表面、一部の動物やシアノバクテリアの皮膚で見つけることができます。水族館、水槽、噴水にもよく現れます。
• 一部のシアノバクテリアは極限環境微生物です。これらは極端な環境条件に耐え、砂漠、温泉、熱水噴出孔、氷河、超塩分湖、高アルカリ性水、さらには宇宙空間などの過酷な環境に生息します。 極限環境微生物の概要、特徴、例などについては、次の記事で詳しく説明しています。
• シアノバクテリアには、シダ、原生生物、または菌類と共生関係を確立する種があります。シアノバクテリアと真菌の共生は、一般に地衣類として知られています。

ほとんどのシアノバクテリアは前述の特徴を持っていますが、いくつかの例外もあります。たとえば、巨視的であって顕微鏡的ではないシアノバクテリアの種や、従属栄養性であるが独立栄養性ではない種が存在します。

シアノバクテリアの特徴がわかったところで、次にその内部構造と細胞小器官がどのようなものかを見てみましょう。

すでに主な特徴を示しましたが、これらの小さな生物の特徴をさらに深く掘り下げ、シアノバクテリアの細胞小器官について話します。

• カルボキシソーム: CO2 を固定する役割を果たします。
• 気胞: 浮力を与えます。
• シアノフィシン顆粒– タンパク質シアノフィシンとシアノフィセアンデンプンを保存します。
• グリコーゲン顆粒：エネルギーを蓄えます。
• 原核：シアノバクテリアの DNA が存在する領域を表します。これは、円形で、閉じていて、裸であることを特徴とします。
• チラコイド膜：チラコイドが見られる細胞膜の陥入です。
• リボソーム: タンパク質合成を可能にし、70 秒を測定します。リボソームの機能と構造について詳しく知りたい場合は、次の記事を参照してください。
• 細胞膜: 細胞膜は内部細胞膜と外部膜で構成されており、両方ともリン脂質とホパノイドで構成されています。
• 細胞壁: 細胞膜の内側と外側の間に位置し、ペプチドグリカンで構成され、細胞に機械的保護を提供します。
• 光合成ラメラ: クロロフィル a、カロテノイド、フィコビリンなどの光合成色素が含まれています。

これらの微生物が形成するグループは三量体コロニーと呼ばれ（三量体コロニーは 3 方向に成長し、分岐するため）、コロニー内で特定の機能を実行する高度に特殊化された細胞で構成されています。シアノバクテリアの三量体コロニーを構成する細胞の一部は次のとおりです。

• ヘテロシスト: 大気中の窒素を固定する役割を担う細胞です。
• アキネテス: 最大の細胞であり、藍藻のでんぷんを貯蔵する役割を果たします。
• バエオシスト: これらは、複数の分裂を通じてコロニーを分岐させる役割を担う細胞です。
• ネドリディア: これらは、コロニーの増殖を可能にするためにアポトーシスを起こす細胞です。これらの細胞は死滅し、コロニーの一部（ホルモゴニア）が剥離して移動し、その上に固定して新しいコロニーを形成できる新しい基質が見つかるまで移動します。

シアノバクテリアには5,000 種以上あります。シアノバクテリアの最も代表的な種と例は次のとおりです。

• Arthrospira platensisおよびArthrospira maxima : スピルリナ属に属し、商業的に注目されている 2 種のシアノバクテリアです。それらは、高タンパク質、ミネラル、ビタミン、カロテン含有量を含むエネルギー補給栄養補助食品であるスピルリナの生産に使用されます。
• Nostoc sphaericum : Nostoc 属のシアノバクテリアで、ラテンアメリカのいくつかの国でクシュロとして知られており、美食界で高く評価されています。球形、ゼラチン状の粘稠度、抗酸化作用と抗ウイルス作用を備えているため、薬理学的にも興味深いものです。
• Nostoc commune : 通常、水たまりの近くに見られる湿った土壌、コケ、草の中で生育する国際的なシアノバクテリアの一例です。さらに、これらのコロニーはゼラチン状の粘度を持っています。
• Nostoc punctiforme : 他の生物と共生および内部共生を形成する糸状ラン藻です。通常、湿った滑らかな土壌に半楕円形のコロニーを形成します。
• シネココッカス: 海洋環境に広く存在する単細胞シアノバクテリアの一例です。その主な色素はクロロフィルです。
  

シアノバクテリアの興味深い世界についてのコメントを終えるにあたり、今日私たちが知っているように、シアノバクテリアが生命にとって非常に重要であると考えられている理由について、ここでさまざまな側面について触れておきます。このように、シアノバクテリアの重要性は次のことに基づいています。

彼らは一次生産者です

シアノバクテリアは、さまざまな水生および陸上生態系の発展において基本的な役割を果たしています。彼らは一次生産者であり、あらゆる種類の食物連鎖に対する窒素の供給者および固定者として機能します。大気中の窒素は、それ自体が重要な一次生産者である藻類や水生植物の成長にとって特に重要です。

ここでは、生物の生産とその例について詳しく学ぶことができます。

彼らは光合成活動の大部分を実行します

地球の光合成活動のほとんどは水中で行われるため、藻類やシアノバクテリアは陸上植物よりもはるかに多くの酸素を生成することが知られています。シアノバクテリアは地球上の酸素分子のかなりの割合を生成し、さらに環境中の二酸化炭素レベルの削減に大きく貢献します。

彼らは最初の独立栄養生物です

シアノバクテリアは最初の独立栄養生物であり、先史時代には、光合成によって生成した酸素を地球の大気中に徐々に満たしていました。この大気の組成の変化により、オゾン層（太陽の有害な紫外線から私たちを守ってくれます）の形成と、水の外でも生存できる新しい生物、つまり好気性生物の出現と多様化が可能になりました。

シアノバクテリアのおかげで独立栄養生物が誕生しました。シアノバクテリアのプラスチックと原始的な真核細胞の間の内部共生から、今日私たちが知っている植物細胞と藻類が生じます。

ここでは、植物の起源と進化: 概要について読むことができます。

彼らには経済的利益がある

シアノバクテリアのいくつかの種は、経済的およびバイオテクノロジー的に興味深いものです。 Arthrospira platensis、Arthrospira maxima 、 Nostoc sphaericumなど、食用に栽培されているものもあります。

それらは汚染指標です

多くのシアノバクテリアは汚染の指標であり、その生態系にとって深刻な問題となっています。富栄養化（水域中のリン、窒素、硫黄などの過剰な栄養素）がある場合、シアノバクテリアの数は制御不能に増加します。

これらの巨大なコロニーは、川、湖、ラグーンの表面に厚くぬるぬるした層を形成して固まり、シアノバクテリア ブルームとして知られています。これらは水底に太陽光が届くのを妨げ、人間にとっても致命的となる可能性のある毒素を生成するため、多くの生き物に害を及ぼします。

また、次のような人間の活動にも害を及ぼします。

• 釣り
• 交通機関
• 観光
• 飲料水源

多くの場合、水域におけるこの過剰なリン、窒素および/または硫黄は、これらの生物元素を多く含む肥料や農薬を使用する農業や家畜などの人間の活動によるものです。

ここでは 、環境指標、その種類、例、および富栄養化とは何かについて読むことができます。

それらは生物学的指標です

水族館やタンク内でシアノバクテリアが発生する場合は、メンテナンス不良、過剰な栄養素 (硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩)、照明不足、水の停滞、および/または水のろ過不良が考えられます。シアノバクテリアが地衣類を形成する場合、それらは汚染レベルが非常に低い、またはまったくない環境でのみ生育するため、大気および水質の生物学的指標として使用されます。

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