A növények a légkörben található nitrogént nem képesek közvetlenül felvenni, egy kémiai átalakítás szükséges ehhez, amit nitrogén fixálásnak nevezünk. Ezt a kémiai folyamatot csupán néhány élőlény képes elvégezni, és a cyanobaktériumok közöttük vannak.
A cyanobaktériumok heterocisztáiban végbemenő N fixálási folyamat
(Forrás: blogs.biochem.ncsu.edu)
A cyanobaktériumoknak továbbá megvan az a különleges képessége is, hogy képesek eukariótákkal szimbiózist kialakítani, mint pl.: növényekkel, gombákkal, szivacsokkal, protisztákkal. Eme szimbiózis célja a más élőlények szemszögéből evidens: a metabolikus ellátás, jelen esetben a kötött nitrogénnal való ellátás. Azonban a cyanobaktérium szemszögéből már nem egyértelmű. Bizonyosan gyakran kapnak cserébe szén vegyületeket a fotoszintetizáló szimbiózis párjuktól, azonban ők maguk is képesek a fotoszintézisre, akkor vajon miért éri meg nekik? A válasz: védelmet találtak az őket körülölelő élőlények rejtekében, az esetlegesen káros intenzív napsugárzástól, a ragadozóktól, valamint a kiszáradástól is.
Nostoc sp. mikroszkópos képe, a nyílnál a heterociszta sejt.
(Forrás: fmp.conncoll.edu)
A cyanobaktériumok általánosan fonalas felépítésűek, a nitrogén fixálást egy speciális sejtjük képes elvégezni, amit heterocisztának neveznek. A heterociszta nem képes a fotoszintézisre, hiszen nem tartalmaz klorofilt. A cyanobaktérium egy mozgékony szálat fejleszt, ami heterociszta sejteket nem tartalmaz, ezt hormogoniumnak nevezünk. A hormogonium leválik az "anya" baktériumról, és mozgásra képes lévén, számára optimális helyet keres, azaz gazdanövényt keres, ahol aztán új kolóniát alkot, és heterociszta sejteket is fejleszt.
Mind májmohák (Marchantiophyta), a lombosmohák (Bryophyta) és a becősmohák (Anthoceratophyta) között találunk példát erre a különös szimbiózisra, sőt, mind az epiphyta és az endophyta kapcsolatokat is megtaláljuk. A cyanobaktériumok oldaláról szinte mindig Nostoc sp.-el van dolgunk. Természetesen a leggyakoribb kapcsolat az epiphyta, azaz a növény felületén található meg a baktérium, viszont ismerünk kivételeket is, pl.: egyes Sphagnum fajok hyaline sejtjeiben is találtak már Nostoc-ot. Ennek oka nem teljesen ismert, azonban segíthet a Nostoc-nak, hogy képes legyen elviselni a pH-5-nél savanyúbb környezetet is.
Dendroceros crispatus, jól láthatóak az üregecskék
(Forrás: vasawaje.exblog.jp)
A baktérium-moha kapcsolatok közül a legszemléltetőbb példa talán a szépséges telepes májmoha, a Blasia pusilla és a Dendroceros crispatus példáján lehet bemutatni. A Blasia a telepén üregecskéket képez, amit szánt szándékkal a cyanobaktériumoknak hoz létre. Kutatások bizonyítják, hogy amint a Blasia N hiányban kezd el szenvedni, olyan vegyületeket kezd el kiválasztani, és szabadon engedni, ami hormogonium termelésre indukálja a baktériumot. A közelben lévő Nostoc sp. ennek az anyagnak a hatására megkezdi a hormogonium termelést, ami létrejöötekor levélik a telepről. A hormogonium útját vegyületek vezérlik, amiket szintén a moha választ ki az üregecskéiben, ezeket a hormogonium érzékeli, és az üregecskébe belemegy. Amint ez megtörténik, a hormogonium elkezdi a telepképzést, az üregecske megtelik.
Egy átlagos Nostoc sejtjeinek csupán 2-5%-a heterociszta. A Blasia olyan anyagot is ki tud választani magából, ami a Nostoc-ot heterociszta képzésre serkenti, így akár ez az arány a 60%-ot is elérheti. A Anthoceros punctatus esetében ez a szám 80%! Elmondhatjuk, hogy a moha saját nitrogén fixáló teleppel bír, amiben a munkát a cyanobacteria végzi. Arra nincs bizonyíték, hogy a cyanobaktérium fotoszintetizálna az üregecskékben, így biztos, hogy a moha szén vegyületeket ad cserébe a bakrétiumnak. Az viszont teljességgel bizonyított, hogy a moha szabályozza a baktérium viselkedését.
Lazább kapcsolatok is előfordulnak mohák és cyanobaktériumok között, pl.: Bryum algovicum (már a neve is árulkodik), Ceratodon purpureus, Funaria hygrometrica, Grimmia és Racomitrium fajoknál. Ezeknél a fajoknál a heterociszták száma azonban gyakorlatilag megegyezik a természetben előforduló baktériumokéval.
Bryum algovicum, egy gyönyörű bryum
(Forrás: wisplants.uwsp.edu)
Felhasznált irodalom:
- Brian A. Whitton, Malcolm Potts - The Ecology of Cyanobacteria Their Diversity in Time and Space (2002)
- The Penguin Dictionary of Botany (1984)
Képek:
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése