蓝藻
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总述
蓝藻是原核生物,又叫蓝绿藻、蓝细菌;大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色质和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核(或拟核)。在蓝藻中还有一种环状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”。它和具有原核的细菌等生物一起,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。
蓝藻在地球上已存在约30亿年,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,以提高土壤肥力,使作物增产。
形态
藻体为单细胞或群体,或为细胞成串排列组成藻丝状的丝状体,不分枝、假分枝或真分枝,不具鞭毛,不产游动细胞,一部分丝状种类能伸缩或左右摆动;细胞壁缺乏纤维素,由粘肽组成,壁外常形成胶质鞘;无真正细胞核,核的组成物质集于细胞中央,无核膜及核仁;细胞内除含有叶绿素和类胡萝卜素外,尚含有藻蓝素,部分种类含藻红素;色素不包在质体内,而分散在细胞质的边缘,藻体因所含色素种类和多少而呈现不同的颜色。
分布
蓝藻主要分布在含有机质较多的淡水中,部分生于海水中、潮湿和干旱的土壤或岩石上、树干和树叶上,温泉中、冰雪上,甚至在盐卤池、岩石缝中都可以发现蓝藻;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);也有同真菌共生形成地衣,或生于植物体内形成内生植物,少数种类能生活于85℃以上的温泉或终年积雪的极地。
蓝藻目前已知约2000种。目前蓝藻的系统发育分类仍未确定,根据色素种类可单分出类似植物的叶绿体,含有叶绿素a和叶绿素b的原绿藻类,根据形态可分为色球藻目(Chroococcales)、宽球藻目(Pleurocapsales)、颤藻目(Oscillatoriales)、念珠藻目(Nostocales)和真枝藻目(Stigonematales)。但以上分类可能除真枝藻目以外均非单系群,有待进一步研究。形态分类可参见细菌分类表。
分类
虽然传统上蓝藻归于藻类,称为蓝绿藻门(Cyanophyte),近年研究通常将它排除,因为和藻类差异甚大,诸如缺乏膜包围的胞器,含有单一环状染色体,细胞壁含有肽聚糖,核糖体大小、成分和真核生物不同。蓝藻在特化折叠的原生质膜(称为叶绿囊膜)上行光合作用。因此,它们即使拥有类似的生态栖位,彼此仍然差异很大。
危害
国际间对食用蓝藻生物开始关注,因为不论土生和水生的蓝藻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。香港中文大学呼吁大众停止食用同属蓝藻门的发菜,减轻患上肌萎性侧索硬化症、柏金逊症和老人痴呆症的风险。
蓝藻的次生代谢产物微囊藻毒素(Microcystin)有非常强的毒性,可能会严重损害肝脏,引致肝癌。1996至1999年间,美国俄勒冈州健康部门(Oregon Health Division)曾对市面上87种蓝藻及螺旋藻保健食品进行测试,发现其中竟然有85种保健食品均含有微囊藻毒素。
不同种类的蓝藻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。已有纪录证明饮用或于被蓝藻污染的水源接触会引致中毒现象,但实际多少的摄取量会致命则未有定论。
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”。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。更为严重的是,蓝
藻中有些种类(如微囊藻)还会产生毒素(简称MC),大约50%的绿潮中含有大量MC。MC除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外,也是肝癌的重要诱因。MC 耐热,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。