ANABAENA: CARATTERISTICHE, HABITAT, RIPRODUZIONE E NUTRIZIONE - BIOLOGIA - 2025

Anabaena è un genere di cianobatteri fotosintetici procarioti, cioè sono unicellulari, senza nucleo definito, con materiale genetico, ma dispersi nel citoplasma. Sono organismi plantonici di acque poco profonde, con forme a botte e possono formare colonie.

I cianobatteri, tra cui Anabaena, sono anche chiamati alghe blu-verdi, sebbene non siano legati al regno Plantae. Sono così chiamati, oltre che per la loro colorazione, per la capacità di alcune specie di fissare l'azoto e altre perché presentano clorofilla e fotosintesi.

Specie Cyanobacterium Anabaena circinalis. Tratto e modificato da: Bdcarl Nabaenas sono oggetto di molta attenzione scientifica, poiché sono uno dei pochi gruppi di cianobatteri in grado di fissare l'azoto atmosferico, il che li ha resi di particolare interesse per gli studi genomici, evolutivi, biochimici e farmaceutici tra molti altri.

caratteristiche

Sono organismi procarioti. Presentano una parete cellulare peptidoglicana, con una struttura molto simile a quella dei batteri che reagiscono negativamente alla colorazione Gram (Gram negativi).

Generalmente misurano da 2 a 10 micrometri, sebbene alcune specie possano misurare fino a 20 micrometri. Esistono specie a vita libera e la maggior parte sono filamentose (con tricomi non ramificati).

Hanno clorofilla a, quindi possono fotosintetizzare. Le cellule filamentose hanno cellule specializzate chiamate eterocisti che hanno perso la capacità di fotosintetizzare, ma invece consentono loro di fissare l'azoto atmosferico con l'aiuto di un enzima chiamato nitrogenasi.

Le cellule eterocistiche si formano all'interno del filamento e / o in aree terminali di esso. Per ragioni fisiologiche e chimiche, queste cellule formano una membrana cellulare più spessa rispetto alle altre cellule della colonia.

La funzione di questa membrana è quella di creare un microambiente anaerobico e quindi essere in grado di catturare e fissare l'azoto atmosferico, poiché l'enzima nitrogenasi è inattivato in presenza di ossigeno.

Le nabaenas, come altri cianobatteri che hanno eterocisti, possono eseguire processi di fissazione dell'azoto in assenza o presenza di luce; anche se coltivate in assenza di azoto, catturano anidride carbonica e fotosintetizzano.

Alcune specie generano fioriture o fioriture, altre hanno la capacità di produrre bioluminescenza e alcune specie possono diventare tossiche.

Tassonomia e filogenesi

Anabaena appartiene al dominio dei batteri, proposto da Carl Woese nel 1990. Questo dominio, secondo Woese, è un gruppo gemello di Archea (un altro gruppo di procarioti più strettamente correlato agli eucarioti) e di Eukarya (organismi eucarioti).

Sono all'interno del regno dei batteri e del phyllum cianobatteri. La disposizione tassonomica dei cianobatteri è attualmente oggetto di controversia, la loro classificazione è piuttosto complessa e gli scienziati non sono del tutto d'accordo con le attuali disposizioni tassonomiche.

Tuttavia, all'interno del gruppo dei cianobatteri vi è una certa accettazione scientifica delle relazioni filogenetiche esistenti tra gli ordini Nostocal e Stigonematal, entrambi gruppi con cellule eterocistiche tipiche dei generi Anabaena, Nostoc e Cylindrospermum.

Alcuni studi filogenetici rivelano che all'interno dei generi Nostocales, i generi Anabaena e Nostoc sono più legati l'uno all'altro che al Cylindrospermum. Attualmente sono state descritte più di 170 specie del genere Anabaena.

Habitat

Sono organismi comuni che abitano corpi d'acqua dolce poco profondi, alcune specie provengono da ambienti marini e altre sono state addirittura segnalate in ambienti terrestri umidi.

Le specie marine possono vivere in diverse condizioni di salinità. Per quanto riguarda la temperatura, alcune specie sono presenti nelle zone temperate in estate, sono tolleranti alle variazioni di temperatura e possono svilupparsi anche in ambienti con temperature superiori a 70º Celsius.

Essendo prevalentemente acque dolci, tollerano determinati livelli di acidità, tuttavia esistono specie che vivono anche in ambienti termici alcalini, cioè ambienti caldi con pH elevato (basico).

Associazioni simbiotiche

Diverse specie di Anabaena sono state trovate che vivono in associazioni simbiotiche mutualistiche con alghe e piante fanerogame. Abitano il corpo del loro ospite e forniscono azoto in cambio di protezione dai predatori.

Riproduzione

Questi cianobatteri si riproducono asessualmente, cioè non richiedono la presenza di gameti maschili o femminili. Invece impiegano altri meccanismi riproduttivi.

Ad Anabaena la riproduzione avviene per frammentazione; questi microrganismi formano colonie di tipo filamentoso. La frammentazione si verifica quando una sezione del filamento (ormogonia) si stacca dal resto della colonia.

Quando si verifica il distacco, la parte più piccola che è stata frammentata scivolerà o galleggerà nella colonna d'acqua. Successivamente inizierà a formare la propria colonia.

Nutrizione

Il genere Anabaena è un taxon nutrizionale autotrofico, cioè i suoi rappresentanti sono organismi che producono il proprio cibo da composti o elementi inorganici. Anabaena ha due tipi di nutrizione autotrofa:

Fotosintesi

La fotosintesi è un processo chimico che si verifica in alcuni organismi come piante e alcuni batteri, in cui l'anidride carbonica e l'acqua formano zuccheri in presenza di luce e l'ossigeno viene rilasciato come sottoprodotto.

Anabaena ha cloroplasti con il pigmento fotosintetico clorofilla a, che è ciò che gli consente di assorbire l'energia luminosa e trasformarla.

Fissazione dell'azoto

Molti batteri sono eterotrofi che fissano l'azoto. Tuttavia, la maggior parte di questi lo fa in assenza di luce solare e in anossia o basse concentrazioni di ossigeno.

Come abbiamo descritto in precedenza, Anabaena è uno dei pochi gruppi che hanno cellule specializzate chiamate eterocisti. Questi consentono loro di fissare l'azoto atmosferico in presenza di luce solare e ossigeno, ottenendo così i nutrienti necessari per lo sviluppo della colonia.

Eterocisti nei cianobatteri del genere Anabaena. Tratto e modificato da: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Tossicità

Il genere Anabaena è anche noto per presentare specie che producono tossine. Quando le condizioni dell'habitat sono favorevoli, può verificarsi una proliferazione o fioritura (Bloom) di queste specie.

Durante queste fioriture l'acqua diventa un agente tossico molto pericoloso per gli organismi che la bevono, a causa della presenza di cianobatteri. È noto l'avvelenamento di bovini, uccelli, pesci, animali domestici e persino esseri umani per questa causa.

Le specie tossiche producono una neurotossina (p. Es., Anabazine) che colpisce il sistema nervoso centrale degli organismi che la ingeriscono. Questa tossina causa demenza simile all'Alzheimer, sintomi simili al morbo di Parkinson, tra gli altri.

In alcuni casi acuti, può verificarsi la morte dei pazienti. Non esiste una cura nota per questa tossina, il trattamento è sintomatico.

Riferimenti

1. Anabaena. Recuperato da britannica.com
2. Anabaena. Richiesto da wikipedia.org
3. M. Burnat & E. Flores (2014) L'inattivazione dell'agmatinasi espressa nelle cellule vegetative altera il catabolismo dell'arginina e previene la crescita diazotrofica nel cianobatterio Anabaena che forma l'eterocisti. Microbiologyopen.
4. Anabaena. Recupero da bioweb.uwlax.edu.
5. Anabaena. Recuperato da wildpro.twycrosszoo.org.
6. N. Rosales Loaiza, P. Vera, C. Aiello-Mazzarri, E. Morales (2016). Crescita comparativa e composizione biochimica di quattro ceppi di Nostoc e Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales) in relazione al nitrato di sodio. Atto biologico colombiano.