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Cyanobakterien

Bindeglied zwischen Bakterien und Pflanzen

Immer, wenn die Welt im Wassertropfen von einem gelben oder grünen Schleier überzogen scheint, haben Cyanobakterien ihre Finger im Spiel. Cyanobakterien sind einzellig oder fädig. Die einzelligen Arten bilden meist Kolonien, in denen die Individuen nach der Teilung in einer gemeinsamen Schleimhülle bleiben. Die fädigen Formen scheiden solche Schleimhüllen in Form von Röhren aus. Bei ihnen sind die einzelnen Zellen untereinander durch Plasmabrücken verbunden.

Die früher als Blaualgen bezeichneten Einzeller bilden in der Evolution das Bindeglied zwischen Bakterien und eigentlichen Algen. Wissenschaftler glauben, dass sie dazu beigetragen haben, dass wir heute eine auf Sauerstoffbasis aufgebaute Atmosphäre haben. Es gibt sie bereits seit 3,5 Milliarden Jahren. Damit sind sie die ältesten heute noch lebenden photoautotrophen Pflanzen. Das heisst, sie sind zur Photosynthese fähig, indem sie das Sonnenlicht mithilfe von Pigmenten einfangen. Die Pigmente schwimmen allerdings nicht frei in der Zelle herum, sondern sind wie bei den höheren Algen an Membranen gebunden. Was allerdings noch fehlt, ist eine Abgrenzung dieser Membranen vom übrigen Zellinhalt. Ihren Namen verdanken die Cyanobakterien dem blauen Farbstoff Phycocyan, der ihnen auch ihre meist charakteristische Farbe gibt. Je nach Zusammensetzung der anderen Pigmente, zu denen Chlorophyll, Carotinoide und häufig Phycoerythrin gehört, dominiert die blau-grüne Färbung.

Da sie selbst an ungewöhnlichen Standorten wie beispielsweise Thermalquellen und Gletschereis existieren können, gehören sie auch zu den zähesten.

Nostoc-Fäden mit Heterocysten © Morgan L. Vis

Cyanobakterien gehören zu den wenigen Organismen, die die Fähigkeit haben, atmosphärischen Stickstoff zu binden und in Nitrat oder Ammonium umzuwandeln. Da dies aber nicht in Gegenwart von Sauerstoff funktioniert, bilden fädige Cyanobakterien ab und zu spezielle Zellen dafür aus, die so genannten Heterocysten. Sie sind farblos, enthalten also keine Pigmente, und haben besonders dicke Zellwände, was schon im Lichtmikroskop gut zu erkennen ist.

Nahrhaft oder giftig?

Manche Arten bilden dichte Wasserblüten, die nicht immer gern gesehen sind. Doch da Cyanobakterien wichtige Produzenten von organischen Stoffen sind, werden in der Teichwirtschaft solche Blüten sogar durch Düngung gefördert. Das kann sich dann allerdings nachteilig auf die Trinkwassergewinnung auswirken.

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Cyanobakterienblüte © Cyano Biotech GmbH

Ein gehäuftes Auftreten von Cyanobakterien sehen die Forscher oft als Warnsignal für die Überdüngung eines Gewässers an. Eutrophierte Seen sind häufig mit hässlichen Algenteppichen überzogen. Doch sie stören nicht nur die Ästhetik, sie sind auch giftig!

Wissenschaftler machen Cyanobakterienblüten für das Verenden von Fischen und Wasservögeln verantwortlich.

Auch beim Menschen wurden Symptome wie Haut- und Augenreizungen, Kopfschmerzen sowie Magen- und Darmerkrankungen beobachtet, wenn Kontakt mit Cyanobakterien im Trink- oder Badewasser bestand. Gefährlich sind Cyanobakterien, weil sie in der Lage sind, unterschiedliche Giftstoffe zu bilden. Zum Beispiel produziert Aphanizomenon flos aquae Toxine, die lähmend auf das Nervensystem von Mensch und Tier wirken. Andere Cyanogifte, wie beispielsweise das Microcystin aus dem Cyanobakterium Microcystis entfalten ihre Wirkung in den Leberzellen. Wer zuviel algenhaltiges Wasser schluckt, läuft Gefahr, dass sich seine Leberzellen innerhalb von wenigen Stunden auflösen.

Neuesten Erkenntnissen zufolge werden Cyanobakterien auch mit dem Ausbruch von Alzheimer in Verbindung gebracht. Australische Forscher haben entdeckt, dass sie ein Toxin produzieren, das in den Zellen von Alzheimer Patienten gefunden worden ist. „Zwar fehlt noch der Beweis für den direkten Zusammenhang, aber es empfiehlt sich Wasser-Reservoirs auf das Vorkommen des bestimmten Toxins hin zu untersuchen, um das Risiko einer Gesundheitsgefährdung für die Bevölkerung so gering wie möglich zu halten“, rät Geoffrey Codd, Professor für Naturwissenschaften in Dundee.

Spirulina © Mike Clayton

Doch nicht alle Cyanobakterien produzieren giftige Stoffe. Bereits die Azteken verwendeten einige Spirulina-Arten als Nahrung. Heute liegt das winzige Cyanobakterium wieder voll im Trend. Als Gesundbrunnen und Fitmacher stehen Spirulina-Produkte in den Regalen von Supermärkten und Reformhäusern. In Großanlagen wird Spirulina als Eiweißquelle für diätische Nahrung gezüchtet. Forscher sehen die Zukunft des Cyanobakteriums auch in der Weltraumforschung. Es gibt ehrgeizige Pläne bei der ESA und anderen Raumfahrtbehörden, das schnelle Wachstum von Spirulina für größer dimensionierte Lebenserhaltungssysteme zu nutzen, wobei Sonnenlicht und ausgeatmetes Kohlendioxyd der Astronauten in Sauerstoff, Protein und Energie für menschliches Leben im Weltraum umgewandelt werden sollen.

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Stand: 15.04.2005

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Leben im Wassertropfen
Ein Kosmos für sich

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Bakterien
Unerlässlich für Mensch und Natur

Cyanobakterien
Bindeglied zwischen Bakterien und Pflanzen

Goldalgen
Schön, aber gefährlich

Diatomeen
Lebende Fossilien

Euglenophyta und Dinophyta
Einzeller mit effektiven Verteidigungsstrategien

Grünalgen und Jochalgen
Kolonieleben mit Arbeitsteilung

Zooplankton
Der Zoo unter der Lupe

Wasserflöhe
Krebse im Miniformat

Überlebenskünstler
Anpassung an widrige Umweltbedingungen

Zeigerorganismen
Artenvielfalt sagt Wassergüte voraus

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