SINICE/CYANOBAKTÉRIE & RIASY - ako ich (ne)poznáme ÚVOD alebo 7 otázok • KTO? ČO? • KDE A S KÝM/ČÍM? • KEDY? • AKO? AKÝM SPÔSOBOM? • PREČO? • NA ČO? KVÔLi ČOMU? • MÁ TO VÔBEC VÝZNAM? Jeden vedec povedal: „Am Anfang war Dunkelheit und Nichts; dann kamen die Blaualgen.“ „Na začiatku bola tma a ničota; potom prišli sinice.“ [H. Ettl, 1978] SINICE Čo ste a odkiaľ a kam kráčate? alebo Quo vadis Cyanophyta? • Veľmi staré – 3.4 až 3.5 milárd rokov (raný život v Prekambriu, 7/8 histórie Zeme!!!) • Biolitogénne mikroorganizmy (stromatolity alebo algolitické vápence) • Tvorba a premena atmosféry a litosféry veľmi dlhé obdobie (asi 1 miliardu rokov) • Vysoký energetický potenciál spolu s riasami v rôznych ekosystémoch (voda, kameň, vzduch, pôda, sneh, ľad...) • 40% (spolu s riasami) primárnej produkcie na Zemi • 99,99% (spolu s riasami) primárnej produkcie v oceánoch • Aký máme my (ľudia) vzťah ku siniciam? – to radšej neskôr... Stromatolity najstaršie žijúce fosílie Zeme Najstaršie fosílie Zeme – prekambrické sinice (3,5 mld rokov) EŠTE TROCHU FAKTOV Z HISTÓRIE ŠTÚDIA SINÍC • Prvá nepriama zmienka o siniciach už v renesančných básňach dokonca v staročeštine (Bohuslav Hasištejnský z Lobkovic, *1461- †1510) • 1753 Carl Linné: Species plantarum • Prvý vedecký záujem o sinice až v 19. storočí – Agardh 1814: Species algarum, Carmichael 1827, Nägeli 1849, Gomont 1892, Bornet et Flahault 1886-1888 • Rozmach vedeckých štúdií siníc v 20 storočí (Geitler 1925, Elenkin 1936, Desikachary 1959, Starmach 1966, Bourelly 1970, Kondrateva 1975, Stanier et al. 1978, Anagnostidis & Komárek 1985) • Sinice mali zdĺhavú sériu mien: Cyanophyta (1849), Schizophyta (1907), Myxophyta (1914), Cyanobacteria (1978), Oxyphotobacteria (1988), Cyanoprokaryota (1998)... Bohuslav Hasištejnský z Lobkovic (humanistický básnik a prozaik pôvodom z hradu Hasištejn u Chomutova) Prolog Územie Slovenska z pohľadu štúdia siníc (ale aj rias) v čase • 1865 Kalchbrenner Károly: „A szepesi moszatok jegyzéke“ • 1925 Silvestr Prát: „The culture of calcareous Cyanophyceae“ • 1934 F. Nováček: „Epilithické sinice serpentinů mohelenských“ Ďalšie významné osobnosti, ktoré ovplyvnili výskum siníc a rias na území Slovenska: • Adolf Pascher (*1881-†1945) – Praha • Bohuslav Fott (*1908-†1976) – Praha • Jiří Růžička (*1909-†1993) – Praha • Uherkovich Gábor (*1912-†2002) – Dobšiná, Budapešť • Ladislav Hanuška (*1920-) – Bratislava, Praha • Jiří Komárek (*1931-) – Praha, České Budějovice • František Hindák (*1937-) – Bratislava JAZYKOVÉ OKIENKO alebo etymológia slova „sinice“ • Sinice – jedinečný názov z poľštiny, prevzatý do češtiny (1934) a do slovenčiny (1940) • Ostatné jazyky: blue-green algae (angl.), blau-algen (nem.), sinozelenyje vodorosly (rus.), kék mozsatok (maď.), algas verde-azules (špan.) = „modro-zelené resp. modré riasy“ SINICE Prokaryotické rastliny alebo baktérie? V prospech siníc: • Fykobilizómy • Tylakoidy • Volutín • Intróny v DNA a RNA • RNA sekvencia • Rastlinný typ fotosyntézy • Heterocyty (N-asimilácia) • Akinéty • Hormogóniá • Malý počet ribozómov • Ekologická funkcia V prospech cyanobaktérií: • Prokaryoty • Peptidoklykany • Mureín • Kys. diaminopimelová • G- baktérie • Typ bunkového delenia Paradox v evolúcii? „Staré a statické“ sinice vyvolali „veľký tresk“ v evolúcii života na Zemi • Sinice sa morfologicky nezmenili za celé svoje obdobie existencie na Zemi (dôkaz ® prekambrické fosílie), avšak geneticky áno! • Sinice však spôsobili evolučnú revolúciu a to „len“ kvôli kyslíku ktorý bol „odpadom“ ich jedinečnej fotosyntézy (dôkaz ® ozónová vrstva, ochrana pred UV-lúčmi) • Sinice sú veľmi vhodnými partnermi pre rôzne organizmy (huby, živočíchy a rastliny), čo dokazuje samotná existencia chloroplastov (dôkaz ® endosymbióza) Prečo práve sinice? Nie sú to bludy?... • Možno aj sú, ale treba sa odpútať od antropocentrizmu • Asi využili už v Prekambriu extrémne podmienky a boli schopné aj napriek nehostinnosti prežiť a rozmnožovať sa, i keď asexuálne! • A následne ako vládli na Zemi 1 miliardu rokov, sami sa „odpísali“ tým že pripravili perfektne atmosféru na nástup „vlády“ eukaryotov, teda aj rias! ... • Z toho vyplýva, že aj riasy sú vlastne tiež výsledkom koevolúcie a priamo súvisia so sinicami, kedže ich chromatofory/chloroplasty sú vlastne už „poriadne“ zmenené, pôvodné sinice!!! Od siníc ku riasam Sinice a riasy - nerozlučné kamarátky alebo prečo to tak je, že sú v jednom „koši“? • Odnepamäti boli študované spolu, jedine poľština dokázala jazykovo odlíšiť sinice od rias (ostatné jazyky výrazne zaostávali, resp. museli počkať na vedecké objavy) • Stredobodom záujmu fykológie/ algológie • Spoločne vytvárajú spoločenstvá ako fytoplanktón, fytobentos, neuston, kryoseston, epiliton, perifyton...; teda sú si ekologicky blízke. Sinice a riasy voľným okom Fykologická antarktická výprava 2003 Ako na ne? Alebo čo si počať so „slizom“ ? • Nadšenie • Zanietenie pre prácu v extrémnych podmienkach (nebezpečenstvo pošmyknutia) • Trpezlivosť (najmä pri „love“ rias a následne pri pozorovaní) • Zmysel pre humor, teda nedať sa len tak vysmiať vzorkou, ktorej vôbec ale vôbec nechápete • Radosť z objavovania nových vecí pod mikroskopom • Talent pre prácu jednak v teréne a v laboratóriu Aký je metodický prístup pri skúmaní siníc a rias? Náhľad do „riasarskeho“ laboratória Molekulárna taxonómia analýzy SSU a LSU rRNA Môže byť mikrosvet siníc a rias zaujímavý pre človeka? • Variabilita fenotypová i genotypová • Diverzita druhov • Adaptabilita na rôzne podmienky • Všadeprítomosť • Dostupnosť • Rôzne životné stratégie • Biomedicínsky a farmaceutický výskum • Vodohospodársky význam • Testy toxicity • Génová banka • Modelové organizmy • Bioremediácie, detoxikácia kontaminovanej pôdy, vody • Záchrana ľudstva - výživa • Extrémne biotopy – Antarktída, púšte, termálne pramene... • Kozmický výskum Ako človek využíval a využíva sinice a riasy? „Moderné“ využitie sinice Spirulina spp. Scytonemin zaujímavá sinicová látka Rozsievky – detektory radiácie a ťažkých kovov (Pb, Cd, Hg)! „Moderné“ využitie riasy Dunaliella salina „Moderné“ využitie riasy Chlorella spp. Aké majú postavenie v ekosystémoch, alebo systémoch? Prečo sú plameniaky ružové? Krása siníc a rias... alebo ako sú vo svojej plnej paráde NEBEZPEČNÉ SINICE A RIASY... • Planktón – biocenózy voľnej vody • Vodný kvet • Fykológia a ekotoxikológia • Toxíny siníc a rias (evidencia od roku 1978) • Eutrofizácia (Dusík, Fosfor...) • Ohrozenie celého ekosystému (intoxikácia iných organizmov) • Fosfor – limitujúci faktor • Ako obmedziť rozvoj toxických siníc a rias? • Treba začať od seba, v domácnosti TH pranie bez fosfátov! Ohrozenie nielen v pobrežných vodách oceánov... Nebezpečné sinice! alebo biologické zbrane... Najnebezpečnejšie riasy! Ďalšie nebezpečné riasy... Ale predsa existujú organizmy, čo tieto toxické sinice a riasy obľubujú... Internetové odkazy, infošky J