Cyanobakterien

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Cyanobakterien

Anabaena spherica
(Foto: Dr. Ralf Wagner)

Klassifikation:	Lebewesen
Domäne:	Bakterien (Bacteria)
Abteilung:	Cyanobakterien (Cyanobacteria)
Klasse:	Cyanobakterien (Cyanobacteria)

Wissenschaftlicher Name

Cyanobacteria

2001

Untersektionen

in Klammern ehemalige Ordnungen

I (Chroococcales)
II (Pleurocapsales)
III (Oscillatoriales)
IV (Nostocales)
V (Stigonematales)

Cyanobakterien (auch Blaualgen genannt) bilden eine Abteilung der Domäne Bacteria. Sie zeichnen sich vor allen anderen Bakterien durch ihre Fähigkeit zur oxygenen Photosynthese aus. Sie wurden früher zu den Phycophyta (Algen) gerechnet und als Klasse Cyanophyta (Blaualgen) geführt. Sie besitzen jedoch keinen echten Zellkern und gehören somit als Prokaryoten nicht zu den Algen, zu denen nur Eukaryoten zählen, sondern in die Verwandtschaft der Bakterien.

Es sind etwa 2000 Formen als "Arten" von Cyanobakterien benannt, die in fünf Hauptgruppen (taxonomisch vorläufig als Ordnungen eingestuft) eingeteilt werden. Nach neuer Taxonomie werden sie in fünf Unterabteilungen eingeteilt, jedoch ist das so aufgestellte System noch unbefriedigend, wie jede Systematik von Prokaryonten.

[Bearbeiten] Merkmale

Die Photosynthese der Cyanobakterien findet an bzw. in deren Thylakoidmembranen statt und läuft dort ähnlich wie in den Thylakoiden der Chloroplasten der eukaryotischen Algen, Moose, Farne und Samenpflanzen ab. Die Cyanobakterien nutzen für ihre Photosynthese nicht nur den Teil des Lichtspektrums, den auch die grünen Pflanzen verwenden, sondern sie haben neben Chlorophyll a einen zusätzlichen Antennenkomplex, Phycobilisomen, in denen Phycobiline, nämlich Phycocyanin (blau) oder Phycoerythrin (rot), enthalten sind. Phycocyanin verleiht vielen Cyanobakterien ihre bläuliche Färbung, manchen (z. B. Spirulina, Oscillatoria rubescens) verleiht Phycoerythrin eine rote Färbung. Da das Verhältnis der einzelnen Pigmente zueinander stark schwanken kann, erscheinen Cyanobakterien mitunter auch grün oder sogar schwarz (‚Tintenstriche‘). Phycobiline ermöglichen die Nutzung eines größeren Bereichs des Lichtspektrums (in der Grünlücke der Pflanzen, dem Wellenlängenbereich von ca. 500 bis 600 nm). Die Effizienz der Lichtverwertung ist bei Phycoerythrin sogar größer als beim Chlorophyll. Cyanobakterien können auf diese Weise ausgesprochene Schwachlichtbereiche erfolgreich besiedeln, wie z.B. die Unterseite von Flußgeröll oder tiefe Schichten in Seen.

Nach der Endosymbiontentheorie waren Vorfahren der heutigen Cyanobakterien die Vorläufer der Chloroplasten in grünen Pflanzen. Dafür spricht sowohl die übereinstimmende Zellanatomie als auch ein Satz übereinstimmender biochemischer Merkmale, welche die Cyanobakterien gleich wie die Chloroplasten von den Eigenschaften der Eukaryontenzellen unterscheiden.

Cyanobakterien sind gramnegativ und ein- bis vielzellig. Bei mehrzelligen Cyanobakterien ist die Anordnung der Zellen hintereinander in langen Fäden (zum Beispiel Anabaena und Oscillatoria), flächig (zum Beispiel Merismopedia) oder räumlich (zum Beispiel Pleurocapsa und Microcystis).

[Bearbeiten] Stoffwechsel

Kugelige Kolonien gallertiger Süßwasser-Cyanobakterien, so genannte Teichpflaumen (Nostoc pruniforme)

Viele Cyanobakterien können Stickstofffixierung betreiben: Sie wandeln in Heterozysten elementaren Stickstoff (N₂) in Ammonium (NH₄⁺) um.

Es wurde nachgewiesen, dass fast alle Arten sehr unterschiedliche Toxine produzieren. Am bekanntesten sind die Microcystine bei Vertretern der Gattung Microcystis. Darüber hinaus konnte selbst in nicht näher verwandten Arten ein Neurotoxin, die giftige Aminosäure β-Methylamino-alanin (BMAA) nachgewiesen werden. Ausgehend von einem oft vermehrten Auftreten von Cyanobakterien bei sogenannten „Algenblüten“ können beim Verzehr von Fischen oder Muscheln solche Toxine und auch BMAA über die Nahrungskette in den menschlichen Organismus gelangen und gelegentlich zu tödlichen Vergiftungen führen.

Forscher der Carnegie Institution fanden Anfang 2006 heraus, dass im Yellowstone-Nationalpark lebende Cyanobakterien einen im Tag-Nacht-Rhythmus wechselnden Stoffwechsel betreiben: tagsüber Photosynthese und nachts Stickstofffixierung. Dies ist nach heutigem Wissensstand einmalig.