Cylindrospermopsis raciborskii

Εισαγωγή

Τα βακτήρια του γένους Cylindrospermopsis raciborskii είναι υδρόβιοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί που ανήκουν στο φύλο Κυανοβακτήρια. Το γένος Cylindrospermopsis θεωρείται τροπικό ή υποτροπικό είδος αλλά τα τελευταία χρόνια έχει εξαπλωθεί και σε πιο εύκρατες περιοχές, κυρίως στο βόρειο ημισφαίριο. Σχηματίζουν τριχώματα (αλυσιδωτά νήματα) μήκους 50-300 μm, χωρίς να σχηματίζουν αποικίες, τα οποία είναι ίσια. Τα ακραία κύτταρα διαφοροποιούνται σε κωνικά ετεροκύτια. Συγγενικά στελέχη του Cylindrospermopsis raciborskii εμφανίζουν μεγάλη μορφολογική ποικιλότητα τόσο στα βλαστητικά κύτταρα (κανονικά), όσο και στα ετεροκύτια κάτι που ρυθμίζεται από τα αβιοτικά στοιχεία του περιβάλλοντος. Ορισμένα στελέχη αυτού του γένους είναι ικανά να παράγουν κυανοτοξίνες, όπως οι κυλινδροσπερμοψίνες, οι σαξιτοξίνες και οι ανατοξίνες.

Οικολογία

Η βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης είναι 25–30°C, ενώ η βέλτιστη ένταση φωτός είναι 80–121 μmol m⁻²s⁻¹. Τα ακινέτια του Cylindrospermopsis raciborskii ίσως χρησιμεύουν σαν σπόρια για ορισμένες «δύσκολες» περιόδους. Ο σχηματισμός των ακινέτιων ενεργοποιείται από χαμηλές θερμοκρασίες και απαιτεί υψηλές συγκεντρώσεις φωσφόρου. Τα ακινέτια μάλλον δίνουν το έναυσμα για την εποχική ανάπτυξη προσδίδοντας τον απαιτούμενο για αυτήν φώσφορο. Τα ακινέτια είναι ωοειδείς ή και κυλινδρικές μορφές και εντοπίζονται κοντά στα ακραία ετεροκύτια. Σε απόκριση του χαμηλού ποσοστού αζώτου στα κύτταρα τους, είναι ικανά να δεσμεύουν ατμοσφαιρικό άζωτο στα ετεροκύτια τους, όπως επίσης να προσλαμβάνουν διαλυμένο φώσφορο ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Η ικανότητα πρόσληψης φωσφόρου και αποθήκευσης του προσδίδει πλεονέκτημα στο Cylindrospermopsis raciborskii όσον αφορά την ανάπτυξη του τόσο σε λίμνες μικρού αλλά και μεγάλου βάθους. Κυανοβακτήρια του γένους Cylindrospermopsis raciborskii είναι ικανά να αποκτήσουν μεγάλη βιομάζα σχηματίζοντας ανθήσεις. Οι συνθήκες που συμβάλλουν σε αυτές τις συνθήκες περιλαμβάνουν: μικρή ροή νερού, μικρή στάθμη νερού, μικρός λόγος του διαλυμένου αζώτου προς φώσφορο, υψηλή θερμοκρασία νερού και υψηλό pH.

Τοξίνες

Ορισμένα στελέχη αυτού του γένους είναι ικανά να παράγουν ισχυρές τοξίνες, όπως οι κυλινδροσπερμοψίνες, οι σαξιτοξίνες και οι ανατοξίνες. Οι κυλινδροσπερμοψίνες προσβάλλουν το ήπαρ και τους νεφρούς στους ανθρώπους, ενώ οι άλλες δύο ενεργούν σαν νευροτοξίνες. Έχουν καταγραφεί θάνατοι ανθρώπων από στελέχη του γένους αυτού που βρίσκονταν σε δεξαμενές πόσιμου νερού. Επίσης η κυλινδροσπερμοψίνη μπορεί να είναι καρκινογόνος, καθώς επίσης μπορεί να προκαλέσει τραύματα στο δέρμα εάν έρθει σε επαφή κάποιος άνθρωπος. Ωστόσο μέχρι σήμερα έχουν βρεθεί στελέχη θετικά για κυλινδροσπερμοψίνη στην Αφρική και στην Αυστραλία. Τα στελέχη στην Ευρώπη και στην Αμερική παράγουν τις άλλες δύο τοξίνες, αν και είναι δυνητικά ικανά να παράγουν και κυλινδροσπερμοψίνη.

Φυλογεωγραφία

Οι πρόσφατες κλιματικές αλλαγές ίσως να είναι υπεύθυνες για την εξάπλωση του γένους αυτού σε πιο εύκρατες περιοχές. Υπάρχουν γενετικές ομοιότητες μεταξύ στελεχών του Cylindrospermopsis raciborskii από την Αυστραλία, την Ευρώπη, την Αφρική, και την Αμερική. Πρόσφατες έρευνες(γενετικοί μέθοδοι) αποδεικνύουν ότι στελέχη που βρίσκονται στην Ευρώπη πιθανόν να μεταφέρθηκαν από την Βόρεια Αμερική και όχι από την Αφρική και την Αυστραλία όπως παλαιότερα στελέχη στην Ευρώπη.

Το συμβάν της νήσου Παλμ

Το 1979, 148 άτομα από την βόρεια ακτή του Κουήνσλαντ της νήσου Παλμ νόσησαν ξαφνικά, κάτι που αποδόθηκε σε κυανοβακτήρια του γένους Cylindrospermopsis raciborskii. Η μόλυνση του νερού προκλήθηκε από την χρήση θειικού χαλκού, που χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο ανθήσεων κυανοβακτηρίων. Ωστόσο ο θειικός χαλκός προκαλεί λύση των κυανοβακτηρίων, απελευθερώνοντας τα τοξικά κυτταρικά συστατικά. Μετά από έρευνα προσδιορίστηκε ότι το μολυσμένο νερό προερχόταν από τη δεξαμενή με τον θειικό χαλκό. Έτσι, για πρώτη φορά το Cylindrospermopsis raciborskii χαρακτηρίστηκε ως παθογόνο.