蓝细菌

拼音：lán xì jūn

蓝细菌(Cyanobacteria)，旧名蓝藻或蓝绿藻，是一种大型原核生物，能进行产氧性光合作用。蓝细菌遍及世界各地，大多数存在于淡水中，是现在发现到的最早的光合放氧生物，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。但由于人类活动的影响，一些富营养化的水体中蓝细菌异常大量的繁殖，从而引起水质恶化，严重时可造成鱼类的死亡

蓝细菌曾被称为蓝藻或蓝绿藻，主要以二分裂或多分裂方式进行繁殖，少数蓝细菌可形成孢子，孢子壁厚，能抵抗不良环境。由成串细胞连成丝状的蓝细菌，在细胞链断裂时形成的片段，称之为链丝段，具有繁殖功能。

蓝细菌有广泛的分布，从水生到陆生生态系统，从热带到南北极都有分布。它们已经被证实：可以通过氮气的固定来提高稻田和其他土壤的肥力。蓝细菌是海洋生态系统和海洋初级生产力的重要组成部分。

在蓝藻中有一种环状DNA——质粒，在基因工程中担当了运载体的作用。和细菌一样，蓝藻属于“原核生物”。它和具原核的细菌等一起，单立为原核生物界。所有的蓝藻都含有一种特殊的蓝色色素，蓝藻就是因此得名。但是蓝藻也不全是蓝色的，不同的蓝藻含有一些不同的色素，有的含叶绿素，有的含有蓝藻叶黄素，有的含有胡萝卜素，有的含有蓝藻藻蓝素，也有的含有蓝藻藻红素。红海就是由于水中含有大量藻红素的蓝藻，使海水呈现出红色。

蓝细菌 - 分类分布

分类地位

蓝藻门下设一纲六目，即蓝藻纲Cyanophyceae，色球藻目Chroococcales、管胞藻目Chamaesiphonales、瘤皮藻目Pleurocapsales、颤藻目Oscillatoriales、念珠藻目Nostocales、多列藻目Stigonematales。

蓝藻在地球上大约出现在距现代35～33亿年前，已知蓝藻约2000种，中国已有记录的约900种。

分布范围

分布十分广泛，遍及世界各地，但大多数(约75%)淡水产，少数海产;有些蓝藻可生活在60～85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。

蓝细菌 - 形态特征

1、具有原核生物的典型细胞结构，没有核膜，与细菌一样没有任何细胞器。核物质只是一个环状双链DNA分子。细胞壁构造相似于革兰氏阴性菌，分为内外两层，外层为脂多糖，内层为肽聚糖。

2、形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态。有单细胞体、群体类型。群体由一条或多条单细胞排列成串的或丝状体构成，其中有的为单条不分枝，有的具假分枝，有的具多分枝，还有的许多菌丝共同包埋在胶质包被中，形成胶群体。

3、蓝细菌的细胞壁含有纤维素，细胞内进行光合作用的部位称类囊体，类囊体膜上含有叶绿素a、β-胡萝卜素以及与光合电子传递链有关的组分。藻胆蛋白为类囊体所特有，其功能是吸收光能，并把它转移到光系统Ⅱ中，光合色素为叶绿素a，存在于丰富的内膜系统上，在光系统Ⅰ中发挥作用。与光合细菌的光合色素不同。蓝细菌体内没有叶绿体。

4、许多水生种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。

5、无鞭毛，但能在固体表面滑行，趋光性。

6、分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。

7、细胞中常有各种贮存物：糖原，聚磷酸盐，PHB，氮源(藻青素)。

8、细胞的几种特化形式。

蓝细菌有几种特化的细胞，较重要的有异形胞( heterocyst)、厚壁孢子(akinete)。在丝状体中大约每隔10个细胞有一个异形胞。其特征是壁厚、色浅，适应于在有氧条件下进行固氮，它不含藻胆蛋白，只存在光合系统Ⅰ，不能产生氧气，但能产生ATP，异形胞与邻近的营养细胞间有厚壁孔道相连，这些孔道有利于“光合细胞”和“固氮细胞”间物质交流。厚壁孢子是一种长在蓝细菌细胞链中间或末端的特化细胞，壁厚、色深，具有抵御不良环境的作用。[2]

蓝细菌 - 生活习性

繁殖方式

蓝藻的繁殖方式有两类，一为营养繁殖，包括细胞直接分裂(即裂殖)、群体破裂和丝状体产生藻殖段等几种方法，另一种为某些蓝藻可产生内生孢子或外生孢子等，以进行无性生殖。孢子无鞭毛。目前尚未发现蓝藻有真正的有性生殖。

天敌

蓝藻等藻类是鲢鱼的食物，因此可以通过投放此类鱼苗来治理藻类，防止藻类爆发。

蓝细菌 - 价值作用

蓝藻是最早的光合放氧生物，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。有不少蓝藻(如鱼腥藻)可以直接固定大气中的氮(原因：含有固氮酶，可直接进行生物固氮)，以提高土壤肥力，使作物增产。还有的蓝藻为人们的食品，如著名的发菜和普通念珠藻(地木耳)、螺旋藻等。

蓝细菌 - 危害及毒性

生态危害

在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为“水华”，大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”(和海洋发生的赤潮对应)。绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。

在中国，太湖的蓝藻爆发污染是蓝藻危害的一个具体体现，最严重的危机出现在2007年。当年6月，太湖蓝藻大爆发，几十厘米厚的蓝藻覆盖所有水面。据无锡市政府公布的统计数据，除无锡水厂外，其余占全市供水70%的水厂水质都被污染，水龙头里放出的水又黄又臭，200万无锡市民生活饮用水受污染，市区纯净水被哄抢，政府虽及时采取措施，但已经对人民的生活产生很大的影响。其后，尽管国家下了大力气治理太湖污染，蓝藻依然每年爆发。[3]

毒性

不同种类的蓝菌含有不同类型的毒素，当中包括神经毒素(Neurotoxin)、肝毒素(Hepatotoxicity)、细胞毒素(Cytotoxicity)及内毒素等，使他们对人体及动物构成生命危险：

1、神经毒素BMAA

土生和水生的蓝菌生物皆含有神经毒素BMAA(β-N-methylamino-L-alanine)，并可能透过食物链不断累积产生生物放大作用，对人类的损害将逐渐增加。BMAA已证实会对动物产生强烈的毒性，加速动物脑神经退化、四肢肌肉萎缩等等，小量BMAA积累已能选择性杀死从老鼠的神经元。

2、蓝藻中有些种类(如微囊藻)还会产生微囊藻毒素(Microcystin，简称MC)，微囊藻毒素是一种肝毒素，是肝癌的诱因之一，有非常强的毒性，大约50%的绿潮中含有大量MC。MC具有水溶性和耐热性。易溶于水，甲醇或丙酮，不挥发，抗pH变化。MC-LR的分子式为C49H74N10O12，分子量为995.2(计算时往往按1000计)。MC不易被沸水分解，但可被活性碳吸收，所以可以用活性碳净水器对被污染水源进行净化。

家畜及野生动物饮用了含蓝藻毒素的水后，会出现腹泻、乏力、厌食、呕吐、嗜睡、口眼分泌物增多等症状，甚至死亡。病理病变有肝脏肿大、充血或坏死，肠炎出血、肺水肿等。长期饮用可能引发肝癌。医学部门已发现饮水中微量微囊藻毒素与人群中原发性肝癌的发病率有很大相关性。1996年在巴西造成100多名急性肝功能故障，7个月内至少50人死于藻毒素产生的急性效应，引起举世瞩目的关注。淡水水体中的蓝藻毒素已成为全球性的环境问题，世界各地经常发生蓝藻毒素中毒事件。

3、蓝藻另一个分类的毒素对皮肤有刺激作用，当蓝毒素细胞破裂或死亡时，以上分类的毒素就会被释放到水中。人们在洗澡、游泳及其他水上休闲和运动时，皮肤接触含藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏。[4]

蓝细菌 - 爆发原因

蓝藻爆发成因为富营养化。过量的养分主要来自于以下这些源头：

1. 化肥流失，化肥是很多富营养化区域的主要养分来源，例如在密西西比河流域，67%的氮流入水体，随之流入墨西哥湾，波罗的海和太湖中超过50%的氮也来自化肥的流失。

2. 生活污水，包括人类的生活废水和含磷清洁剂。

3. 畜禽养殖，畜禽的粪便含有大量营养废物如氮和磷，这些元素都能导致富营养化。

4. 工业污染，包括化肥厂和废水排放。

5. 燃烧矿物燃料，在波罗的海中约30%的氮，在密西西比河中约13%的氮来源于此。

蓝细菌 - 科学研究

UV-B(紫外线的B波段)可以破坏蓝细菌的运动性和趋光性，可以影响许多其他的生理和生化过程，这将导致生产力的降低，发芽和分化的破坏。光合色素会被UV-B漂白，光捕获复合体的结构受到影响，这些都会损坏光合作用。

蓝细菌已经发展了对于UV-B的影响的对策。这包括：a、产生象MAAs类的光保护物质 b、通过迁移到避光的地带来逃避UV c、产生猝灭物质如类胡萝卜素和超氧化物 d、修复机制象光活化和光独立的DNA修复 e、激活抗氧化酶 。