سيانوتوكسين
الخلفية

المقالة الرئيسة: البكتيريا الزرقاء
البكتيريا الزرقاء هي واحدة من أكثر المجموعات وفرةً بيئيًا من بدائيات النوى الضوئية في كل من الموائل البحرية والمائية العذبة. كل من الجوانب المفيدة والضارة للبكتيريا الزرقاء ذات أهمية كبيرة. فهي منتجات أولية مهمة ومصدر هائل للعديد من المنتجات الثانوية، بما في ذلك مجموعة من المركبات السامة المعروفة باسم السيانوتوکسينات. أدى النمو الوفير للبكتيريا الزرقاء في النظم الإيكولوجية للمياه العذبة والمصبات والساحلية بسبب زيادة فرط المغذيات وتغير المناخ العالمي إلى قلق شديد تجاه تشكيل الإزهار الضار وتلوث المياه السطحية.
تعتبر البكتيريا الزرقاء من أكثر مجموعات بدائيات النوى الضوئية بدائيةً وربما ظهرت على الأرض منذ حوالي 3.5 مليار سنة. وهي منتشرة في الطبيعة وتزدهر في مجموعة متنوعة من النيشات البيئية تتراوح من الصحراء إلى الينابيع الساخنة والمياه الباردة المتجمدة. البكتيريا الزرقاء هي مصدر هائل للعديد من المنتجات الطبيعية الثانوية ذات التطبيقات في قطاعات الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل والزراعة والطاقة. علاوة على ذلك، تنمو بعض أنواع البكتيريا الزرقاء بقوة وتشكل نباتات دقيقة سائدة من حيث الكتلة الحيوية والإنتاجية في أنظمة بيئية معينة. وقد اُبلغ عن تشكيلات الإزهار بسبب النمو المفرط لبعض البكتيريا الزرقاء تليها إنتاج المركبات السامة في العديد من البحيرات والبرك والأنهار ذات التغذية العالية إلى فائقة التغذية في جميع أنحاء العالم.
اُبلغ عن مجموعة من المركبات الثانوية السامة، تسمى السيانوتوكسينات، من البكتيريا الزرقاء التي تعيش في النظم الإيكولوجية للمياه العذبة والبحرية. هذه المركبات السامة ضارة للغاية لبقاء العديد من الكائنات المائية، والحيوانات البرية أو المنزلية، والبشر. تتعرض الكائنات المائية، بما في ذلك النباتات والحيوانات، وكذلك العوالق النباتية والحيوانية التي تعيش تحت النظم الإيكولوجية الغنية بالازهار السامة، بشكل مباشر للآثار الضارة لمختلف السيانوتوكسينات. يحدث التسمم في الحيوانات البرية أو المنزلية والبشر إما عن طريق الابتلاع المباشر لخلايا البكتيريا الزرقاء المنتجة للسموم أو عن طريق استهلاك مياه الشرب الملوثة بالسيانوتوكسينات. سمية السيانوتوكسينات المختلفة تتناسب طرديا مع نمو البكتيريا الزرقاء ومدى إنتاجها للسموم. وقد تبين أن نمو البكتيريا الزرقاء المختلفة وتخليق السموم لديها يتأثر بشكل كبير بعوامل لا حيوية مختلفة مثل شدة الضوء ودرجة الحرارة والإشعاعات قصيرة الموجة ودرجة الحموضة والمغذيات. يمكن أن يؤدي الاحترار العالمي وتدرجات درجة الحرارة إلى تغيير كبير في تركيبة الأنواع ومفضلاً ازدهار العوالق النباتية السامة.
يُفترض أن السيانوتوكسينات تلعب دورًا مهمًا في آليات الدفاع الكيميائي مما يمنح البكتيريا الزرقاء مزايا البقاء على قيد الحياة على الميكروبات الأخرى أو تثبيط الافتراس من قبل المستويات الغذائية العليا. قد تشارك السيانوتوكسينات أيضًا في الإشارات الكيميائية. تنتج السيانوتوكسينات البكتيريا الزرقاء، وهي شعبة من البكتيريا التي تحصل على طاقتها من خلال التمثيل الضوئي. يأتي كلمة cyan (سيان) من اليونانية κύανος والتي تعني "مادة زرقاء داكنة"، وعادة ما تشير إلى أي من الألوان العديدة في النطاق الأزرق/الأخضر من الطيف. يشار إلى البكتيريا الزرقاء عادة باسم الطحالب الخضراء الزرقاء. تقليديا، كان يعتقد أنها شكل من أشكال الطحالب، وقد قُدمت على هذا النحو في الكتب المدرسية القديمة. ومع ذلك، تميل المصادر الحديثة إلى اعتبار ذلك قديمًا؛ الآن تعتبر أكثر ارتباطًا بالبكتيريا، ويقتصر مصطلح الطحالب الحقيقية على الكائنات حقيقية النواة. مثل الطحالب الحقيقية، فإن البكتيريا الزرقاء ضوئية التغذية وتحتوي على أصباغ ضوئية، وهذا هو السبب في أنها عادة ما تكون خضراء أو زرقاء.
توجد البكتيريا الزرقاء في كل مكان تقريبًا؛ في المحيطات والبحيرات والأنهار وكذلك على الأرض. تزدهر في بحيرات القطب الشمالي والقطب الجنوبي، والينابيع الساخنة، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي. إنها حتى تسكن فراء الدببة القطبية، مما يمنحهم صبغة خضراء. تنتج البكتيريا الزرقاء سمومًا قوية، لكنها تنتج أيضًا مركبات بيولوجية نشطة مفيدة، بما في ذلك المواد ذات النشاط المضاد للأورام، ومضادة للفيروسات، ومضادة للسرطان، ومضادة للبكتيريا، ومضادة للفطريات، ومواد واقية من الأشعة فوق البنفسجية، ومثبطات إنزيمية محددة.