Sinice

Do charakterystycznych cech prokariontów (Monera) należy brak mitochondriów, jądra, aparatów Golgiego, siateczki endoplazmatycznej (ER), wakuol otoczonych tonoplastem i innych cech właściwych np komórce człowieka. Sinice są to organizmy prokariotyczne będące fotoautotrofami i posiadające w komórkach chlorofil a oraz inne, pomocnicze barwniki fotosyntetyczne. W dawniejszych systematykach sinice ("glony zielono - niebieskie") umieszczano obok bakterii, natomiast dziś zaliczamy je wprost do bakterii gramujemnych, tlenowych jeśli chodzi o metabolizm. Komórki sinic mają swoje specyficzne cechy, do których należy m. in. to, że nigdy nie wytwarzają wici, choć wiele jest zdolnych do ruchu; za pomocą skurczów ślizgają się na warstewce śluzu. Sinice są wyłącznie jednokomórkowe, przy tym w większości kolonialne. Występują wszędzie, w morzach, wodach słodkich i na lądzie (na roślinach i wewnątrz nich, w glebie, na skałach itd). Typowym dla nich jest kolor zielono - niebieski, "siny", skąd wzięła się polska nazwa tej grupy glonów jak też łacińska Cyanophyta. Niektóre są fioletowe, czerwone lub zielone. Pewne wydają się czarne, podczas gdy inne całkowicie utraciły barwę. Wybrane komórki w koloniach sinic różnią się od reszty, przypada też im specjalna rola. Akinety funkcjonują jako spory, natomiast w heterocystach wiązany jest azot atmosferyczny. Posiadają grube ściany, a fotofosforylacja zachodzi tylko na drodze cyklicznej, dzięki czemu utrzymuje się tam stale obniżone stężenie tlenu. Fotosynteza sinic opiera się na chlorofilu a, co stanowi istotną różnicę w stosunku do innych fotosyntetyzujących prokariontów, a podobieństwo do roślin i glonów. Cząsteczki barwników ulokowane są w błonach tylakoidów, które jednak leżą wprost w cytoplazmie, a nie wewnątrz chloroplastów. Tylakoidy nie są uorganizowane w grana: inaczej niż u większości alg i u roślin, za to podobnie jak u krasnorostów. Brak jest innych odmian chlorofilu, obecne są natomiast barwniki pomocnicze: fikobiliproteiny (niebieska fikocyjanina i allofikocyjanina), niekiedy również (lub wyłącznie) czerwona fikoerytryna, zamknięte w specjalnych ciałkach, fikobilisomach. Fikobilisomy mają też komórki krasnorostów. Substancją zapasową jest polisacharyd skrobia sinicowa, magazynowana w postaci drobnych granulek. W cytoplazmie rozproszone są granulki cyjanoficynowe, przechowujace zapas azotu w postaci aminokwasów; ciałka polifosforanowe oraz karboksysomy z RuBisCO, enzymem wiążącym nieorganiczny węgiel podczas fotosyntezy.

Nazwa "prokariota", dosłownie 'przedjądrowe' niesie ze sobą informację o braku jądra w komórce. Zwinięty, kolisty DNA upakowany jest w centralnym regionie protoplastu. Budulcem ściany komórkowej jest mureina, podobnie jak u innych eubakterii. Na zewnątrz od ściany leży warstwa lipopolisacharydowa (LPS), co jest typowe dla bakterii gramujemnych. Komórki często otacza jeszcze dodatkowa "koperta" ze śluzu. Procesy płciowe u sinic są słabo poznane; podobnie jak u innych bakterii rekombinacja materiału genetycznego zachodzi na drodze koniugacji i transformacji, a zatem nie jest związana z rozmnażaniem. To ostatnie zachodzi poprzez podział prosty, a rozpoczyna się replikacją materiału genetycznego (genoforu). Poprzeczna ściana komórkowa stopniowo odgradza dwie powstające komórki. Organizm sinicy jest potencjalnie nieśmiertelny; rozmnaża się nieustannie, o ile nie ulegnie niszczącemu działaniu czynników fizycznych lub chemicznych albo nie zostanie zjedzony. Sinice stanowią pokarm licznych cudzożywnych protistów, a w postaci zawiesiny także zwierząt planktonożernych.

Badania molekularne wstrząsnęły wieloma powszechnie dotąd uznawanymi faktami z zakresu systematyki. Między innymi, pewne gatunki sinic (np Oscillatoria) okazały się być polifiletyczne. U sinic, jako organizmów prokariotycznych, trudno mówić o gatunku w takim sensie, jak np u roślin, a ich systematyka nie może, jak to jest u roślin czy glonów, składać się z taksonów wyższego rzędu wyodrębnianych wg kryterium pokrewieństwa. W systematyce bakterii i sinic nie znajduje także zastosowania pojęcie drzewa filogenetycznego. Dlatego w systematyce sinic ujęto też trzy rodzaje Prochlorophyta, które skład barwników i obecność gran zbliża raczej do roślin i glonów zielonych. Nie są one jednak bliżej spokrewnione nawet pomiędzy sobą.

Uczeń klasy biologiczno - chemicznej powinien umieć rozpoznawać sinice w preparacie świeżym pod mikroskopem. Jeżeli dostępny jest klucz, ma nawet możliwość rozpoznać najpospolitsze gatunki słodkowodne. Doświadczenie takie rozwija zmysł obserwacji, a oglądanie rozmaitych sinic i innych glonów pod powiększeniem 1000x może zaowocować kolekcją wartościowych rysunków przyrodniczych. Posługiwanie się kluczem do oznaczania jest praktyką powszechną we wszystkich dziedzinach biologii systematycznej.

Na zakończenie należy jakoś skomentować ogromne podobieństwo sinic do chloroplastów glonów czerwonych. W myśl teorii endosymbiozy pierwotne bakterie fotosyntetyzujące zostały sfagocytowane przez praeukarionty, lub też zainfekowały je. Obecność autotroficznego "pasażera" uniezależniła komórki eukariotyczne od zewnętrznych źródeł pokarmu innych niż dwutlenek węgla i woda (nie licząc oczywiście soli mineralnych), z drugiej jednak strony miała ona charakter nie komensalizmu, ale mutualizmu, relacji z obustronną korzyścią, która przerodziła się w symbiozę. Autonomia symbionta uległa ograniczeniu, ponieważ DNA chloroplastów koduje 2 - 10% białek w nich występujących. Jednocześnie komórka gospodarza tak silnie uzależniła się od endosymbionta, że powrót do cudzożywności stał się niemożliwy. Co ciekawe, chloroplasty poszczególnych klas glonów (w tym wywodzących się niewątpliwie z glonów zielonych roślin) najprawdopodobniej mają zupełnie różne pochodzenie. Wiele przypadków endosymbiozy dokonało się z udziałem komórki eukariotycznej, na co wskazuje zwielokrotniona otoczka chloroplastów u niektórych glonów. Wydaje się, że sinice podobne do współczesnych weszły w symbiozę z przodkami krasnorostów, udostępniając tym ostatnim nie tylko samożywny sposób odżywiania się, ale także sprowadzając je tak głęboko na dno zbiorników wodnych, jak nie występuje żadna inna grupa glonów ani roślin.