藍藻
アフリカや中南米の湖沼で大発生する "スピルリナ"(古くは Spirulina に分類されていたためこの名でよばれるが、現在では Arthrospira に移されている)は現地では古くから食料として利用されていたが、現在では世界各地で大規模に培養され、健康食品などとして流通している(下図25a)。最大の用途は健康食品であり、錠剤などの形で市販されている (下図25b, c)。またスピルリナから抽出された光合成色素であるフィコシアニンは、水溶性の青い天然色素として冷菓などに利用されている(下図25d)。さらにカロテノイドを含むため、錦鯉の色揚剤や熱帯魚用飼料に配合されている。
他にも、食用としての藍藻の利用が世界各地で散見される。髪菜(Nostoc flagelliforme, ネンジュモ目)は中華料理の高級食材であり、内陸アジアのステップ地帯の地表に生育する(上図25e)。上記のように、このような藍藻は土壌の安定化や植生発達に重要であり、髪菜の乱獲は表土流出など環境破壊を引き起こした。そのため、中国では2000年に髪菜の採取・販売が禁止されている。髪菜に近縁の葛仙米 (Nostoc sphaeroides) やイシクラゲ (Nostoc commune) も、日本、中国、南米などで食用とされることがある。河川に生育するアシツキ (Nostoc verrucosum) は日本で古くから食用とされ、万葉集にアシツキを採取する女性を詠んだ大伴家持の歌がある。スイゼンジノリ (Aphanothece sacrum, クロオコックス目) は九州の湧水からのみ知られる藍藻であり懐石料理の高級食材などに利用され、養殖も行われている。
藍藻の中には、他の生物と共生しているものも少なくない。このような共生者である藍藻は、シアノビオント (cyanobiont) とよばれることがある。
地衣類の多くは緑藻を共生者としているが、地衣の 8% 程の種は藍藻を共生者としており、特にこのような地衣は藍藻地衣 (cyanolichen) ともよばれる(下図21a)。藍藻地衣では藍藻が細胞外共生しているが、ゲオシフォン(Geosiphon; 菌根菌として重要なグループであるグロムス亜門に属する)では、藍藻 (Nostoc punctiforme) が細胞内共生している(下図21b)。これらの例では、藍藻が光合成産物(有機物)を宿主に供給し、宿主からは好適な生育環境を得ていると考えられている。同じような関係にあるものとして、海綿や等脚類、ホヤ(下図21c)、放散虫、有孔虫、繊毛虫、渦鞭毛藻(下図21d)などに藍藻が細胞外または細胞内共生している例が知られる。このような藍藻の中には、ホヤに共生するプロクロロン属 (Prochloron) のように宿主体外では生育できない絶対共生性のものもいる。
細胞内共生した藍藻が細胞小器官となった例もある。葉緑体(色素体)は、太古に細胞内共生した藍藻に起源をもつが、現在ではこの藍藻は自立能を失い、完全に宿主に制御された細胞小器官となっている。
古くは「無色の藍藻」が報告されているが、少なくともその一部は全く別の細菌群に属することが明らかとなっている(例: ベッギアトア属)。
ほとんどの藍藻は、クロロフィル a をもつ。一部の藍藻は、クロロフィル a に加えて、クロロフィル b、d、または f をもつ。クロロフィル d や f は生物の中で一部の藍藻のみがもつ色素であり、人間の目には見えない近赤外光を光合成に利用できる。クロロフィル b(または類似色素)をもつ藍藻は、原核緑藻ともよばれる。原核緑藻のプロクロロコックス属 (Prochlorococcus) はクロロフィル a の代わりにジビニルクロロフィル a をもつ点で特異な存在であり、光合成の反応中心でジビニルクロロフィル a を用いる唯一の生物である。またアカリオクロリス属 (Acaryochloris) はクロロフィル a 量が少なく、反応中心でクロロフィル d を用いている。
ほとんどの藍藻は、光合成アンテナ色素タンパク質であるフィコビリンタンパク質をもつ。藍藻において、フィコビリンタンパク質はフィコビリソームを形成し、チラコイドに付着している。フィコビリソームの中央にはアロフィコシアニンからなるコアが位置し、そこからフィコシアニンとフィコエリスリン(後者を欠くこともある)からなるロッドが伸びている(図11a)。ふつう青色のフィコシアニンの割合が多いため、「藍藻」の名が示すように青緑色を呈する。しかし中には赤色のフィコエリスリンを多くもつため、紫色から赤色を呈する種もいる(図2, 11b)。
またフィコエリスリンの代わりにフィコエリスロシアニンをもつものもいる。原核緑藻とよばれる藍藻はフィコビリンをほとんどもたないため、クロロフィルの色である緑色がそのまま見える(図11b)。
藍藻がもつカロテノイドとしては、β-カロテン、ゼアキサンチン、エキネノン、ミクソキサントフィル(ミクソール配糖体)が一般的だが、α-カロテン、カンタキサンチン、ノストキサンチン、オシラキサンチン(オシロール配糖体)などをもつものも報告されている。
藍藻の炭素固定はカルビン回路によって行われる。藍藻のもつルビスコ(リブロース1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ)には2タイプが知られる。多くの藍藻は、緑色植物などがもつものと相同な Form IB ルビスコをもつ。このような藍藻は β-シアノバクテリア、Form IB ルビスコからなるカルボキシソームは β-カルボキシソーム とよばれる。一方、一部の藍藻(プロクロロコックス属など)は、一部のプロテオバクテリアのものと相同な Form IA ルビスコをもつ(おそらく遺伝子水平伝播による)。このような藍藻は α-シアノバクテリア、Form IA ルビスコからなるカルボキシソームは α-カルボキシソーム とよばれる。
藍藻において、酸素呼吸の電子伝達系(呼吸鎖)は細胞膜やチラコイドに存在し、後者の場合は、光合成の光化学系とタンパク質を一部共有している(プラストキノン)。また酸素呼吸におけるクエン酸回路(TCA回路)のオキソグルタル酸デヒドロゲナーゼを欠いており、この部分を別の酵素によって代謝している。