TEORICO

Las cianobacterias son en general organismos fotosintetizadores, pero algunas viven heterotróficamente, como descomponedoras, o con un metabolismo mixto. Las cianobacterias comparten con algunas otras bacterias la capacidad de usar N2 atmosférico como fuente de nitrógeno. Fotosíntesis oxigénica: Las cianobacterias fueron las primeras en realizar una variante de la fotosíntesis que ha llegado a ser la predominante, y que ha determinado la evolución de la biosfera terrestre. Se trata de la fotosíntesis oxigénica. La fotosíntesis necesita un reductor (una fuente de electrones), que en este caso es el agua (H2O). Al tomar el H del agua se libera oxígeno. La explosión evolutiva y ecológica de las cianobacterias, hace miles de millones de años, dio lugar a la invasión de la atmósfera por este gas, que ahora la caracteriza, sentando las bases para la aparición del metabolismo aerobio y la radiación de los organismos eucariontes. Fijación de nitrógeno: Las cianobacterias comparten con algunas otras bacterias la habilidad de tomar el N2 del aire, donde es el gas más abundante, y reducirlo a amonio (NH4+), una forma de nitrógeno que todas las células pueden aprovechar. Los autótrofos que no pueden fijar el N2, tienen que tomar nitrato (NO3-), que es una sustancia escasa; este es el caso de las plantas. La enzima que realiza la fijación del nitrógeno es la nitrogenada, que es inhibida por el oxígeno, con lo cual se hace incompatible con la fotosíntesis y, por tanto, en muchas cianobacterias los dos procesos se separan en el tiempo, realizándose la fotosíntesis durante las horas de luz y la fijación de nitrógeno solamente por la noche. Algunas especies han solucionado el problema mediante los heterocistes, unas células más grandes y con una pared engrosada con celulosa y que se encargan de la fijación del nitrógeno; en los heterocistes no hay fotosistema II, de modo que no hay desprendimiento de oxígeno y la nitrogenada puede actuar sin problemas.

Algunas cianobacterias son simbiontes de plantas acuáticas, como los helechos del género Azolla, a las que suministran nitrógeno. Dada su abundancia en distintos ambientes, las cianobacterias son importantes para la circulación de nutrientes, incorporando nitrógeno a la cadena alimentaria, en la que participan como productores primarios o como descomponedores.  (Elosegui elal, 2009, Pág. 228).

Toxicidad: Algunas cianobacterias producen toxinas y pueden envenenar a los animales que habitan el mismo ambiente o beben el agua. Se trata de una gran variedad de géneros y especies; algunas producen toxinas muy específicas y otras producen un espectro más o menos amplio de tóxicos. El fenómeno se hace importante sólo cuando hay una floración (una explosión demográfica), lo que ocurre a veces en aguas dulces o salobres, si las condiciones de temperatura son favorables y abundan los nutrientes, sobre todo el fósforo (eutrofización de las aguas). Los géneros más frecuentemente implicados en floraciones son Microcystis, Anabaena y Aphanizomenon. Los mecanismos fisiológicos de la intoxicación son variados, con venenos tanto citotóxicos (atacantes de las células), como hepatotóxicos (atacantes del hígado) o neurotóxicos (atacantes del sistema nervioso).  

                                    Floraciones de cianobacterias (blooms): Las cianobacterias colonizan numerosos ecosistemas terrestres y acuáticos. Sin embargo, en ambientes acuáticos es donde especialmente se agregan, dando lugar a formaciones típicas conocidas como floraciones o blooms. Estas proliferaciones en masa ocurren en aguas eutróficas ricas en nutrientes (particularmente fosfatos, nitratos y amoníaco) bajo temperaturas medianamente altas (15 a 30 °C) y donde el pH oscila entre 6 y 9. Con todo, las floraciones cianobacterianas necesitan aguas poco removidas y sin vientos para poder desarrollarse. Dichos blooms, resultan muy antiestéticos e indeseables en aguas de recreo ya que cambian el aspecto del agua y causan turbidez. Es más, está bien documentado que las cianobacterias, gracias a un metabolismo secundario muy activo, son capaces de sintetizar un gran número de compuestos orgánicos como antibióticos, antivirales, antitumorales, y también otros compuestos nefastos como la geosmina y el 2-metil-isoborneol, que confiere al agua de grifo un sabor execrable. Hay que añadir a todos estos compuestos toxinas responsables de varios episodios conocidos de mortandad de vertebrados (peces, así como ganado y otros animales que beben de las aguas afectadas por el bloom) por ingestión de cianobacterias concentradas en la orilla por la acción del viento.  (Stainer elal, 1992, Pág. 381)

Cianobacterias y la historia de la Tierra: Las cianobacterias fueron los principales productores primarios de la biosfera durante al menos 1.500 millones de años, y lo siguen siendo en los océanos, aunque desde hace 300 millones de años han cobrado importancia distintos grupos de algas eucarióticas (las diatomeas, los dinoflagelados y los haptófitos o cocolitofóridos). Lo más importante (ver el punto correspondiente) es que a través de la fotosíntesis oxigénica inundaron la atmósfera de O2 hace unos 2.500 millones de años. Siguen siendo los principales suministradores de nitrógeno para las cadenas tróficas de los mares.

Cianobacterias y plastos: Los plastos son orgánulos que se encuentra en el citoplasma de las células de las plantas y de las algas. Su función inicial es la de permitir la transformación de energía luminosa en energía química (fotosíntesis). Ya a finales del siglo XIX se postuló su origen como células independientes adquiridas por una forma de simbiosis. Investigaciones realizadas en los 80 confirmaron que derivan de cianobacterias próximas a Synechococcus, que contiene clorofila a y ficobiliproteínas al igual que los cloroplastos de las algas rojas. La captura de cianobacterias que condujo a los plastos ocurrió una sola vez, en un ancestro del clado llamado Primoplantae, en la estirpe que conduce a las algas rojas (Rhodophyta) y las algas verdes (Chlorophyta), pero luego en la evolución plastidial se han producido fenómenos de simbiosis secundaria que han originado la gran diversidad actual de los plastos. Hay un grupo de algas eucarióticas, los galucocistófitos (Glaucocystophyta), cuyos plastos conservan el máximo parecido con una cianobacteria de vida libre, incluida la pared de mureína entre las dos membranas de la envoltura. Las algas rojas tienen en su aparato fotosintético la misma clase de pigmentos auxiliares, las ficobilinas, que caracterizan a las cianobacterias. Taxonomía: La taxonomía de las cianobacterias está regida por dos códigos, el Código Internacional de Nomenclatura de Bacterias y el Código Internacional de Nomenclatura Botánica; esta duplicidad de nomenclatura causa una gran confusión. (Castelo elal, 2008, Pág. 573)

Las cianobacterias, también conocidas como algas verdes-azules, son un grupo de bacterias muy especiales que, hace 3.600 millones de años, inventaron la fotosíntesis y cambiaron drásticamente la evolución de la vida. Generaron y mantienen toda la existencia actual del planeta. Dos expertos mundiales en estos microrganismos, el matrimonio formado por Jiri Komárek y Jarka Kómarkova, quienes recientemente han visitado las Islas Canarias, consideran inexploradas estas especies en el archipiélago.

Él es profesor emérito de Botánica y Ficología de la Universidad de Bohemia y ella es profesora del Instituto de Hidrobiología de la República Checa. En su visita a las islas no daban crédito a la enorme biodiversidad de microalgas y cianobacterias que pudieron analizar, concretamente, en el norte de Fuerteventura, islote de Lobos y algunos barrancos del norte de la isla de Gran Canaria. "Seguramente supera con mucho la diversidad que hemos estudiado durante años en otras áreas del planeta", señalaron. Esta pareja de científicos, que ha impartido un Curso internacional sobre taxonomía y conservación de la cianobacterias subtropicales en el Centro de Biotecnología Marina, de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, han continuado viaje hacia Guatemala, al Lago Atitlán, en un programa de la Universidad de California y Naciones Unidas, donde realizarán una prospección del hipercrecimiento de cianobacterias tóxicas ocasionado por centros turísticos en los lagos habitados por comunidades indígenas.

Para Komárek estos microrganismos son fascinantes "porque combinan las características de bacteria por un lado y de planta por otra. Las cianobacterias inventaron la fotosíntesis y cambiaron la vida en el planeta", dice. "Son capaces de inyectar oxigeno en la atmósfera y permitir que se generare la capa de ozono. Son organismos que colonizan todos los ambientes: marinos, dulceacuícola, terrestres y hasta en el punto más árido del desierto del Sahara se puede encontrar tapices de cianobacterias". Además, afirma este experto, estos microrganismos, al entrar en simbiosis con otras células, crearon las células actuales de las plantas terrestres; la clorofila (el pigmento que le da el color verde) no es más que la consecuencia de la presencia de las cianobacterias en las plantas (en forma de cloroplastos). "Son por tanto el invento más revolucionario que se ha dado en el planeta, al ser capaces de robar electrones al agua y producir energía y condensar el carbono y como "residuo tóxico" producir oxigeno del que vivimos todos", dice: "Si me dejan puedo estar horas hablando de las cianobacterias", advierte el veterano investigador, de casi ochenta años " y puedo explicar a través de ellas todo lo que nos rodea, el paisaje y hasta a nosotros mismos. Son microrganismos muy antiguos y no han cambiado desde sus orígenes hace 3.600 millones de años. Pero éstos son los responsables de la evolución en la tierra." (Campbell elal, 2005, Pág. 621)

Vida sin sexo: Las cianobacterias no mueren porque se reproducen sin sexo (el sexo inventó la muerte). Sin embargo, Komarek resalta la enorme adaptabilidad de estos microrganismos, que viven en unas condiciones increíbles: en fumarolas a setenta grados, en aguas ácidas, dentro de las rocas de la Antártida, en costras del desierto, en lagunas hipersalinas, y crecen en simbiosis con líquenes y plantas. También destaca que son los únicos organismos capaces de fertilizar los suelos con nitrógeno que esculpen el paisaje porque forman y rompen las rocas, construyen físicamente las playas, las montañas, etcétera.  Gracias a dos técnicas recientes -la microscopia electrónica y la biología molecular- se ha revolucionado la taxonomía de las cianobacterias y ha cambiado drásticamente la percepción de su importancia climática a escala global y de su biodiversidad. "Ahora esta todo por decidir y necesitamos aclararnos sobre la biodiversidad de estos microrganismos que mantienen la vida en este planeta", dice Komárek. Él ha publicado recientemente varias investigaciones sobre cianobacterias que viven en zonas glaciares, extremófilas -como su nombre indica son microrganismos que habitan en condiciones extremas de temperatura y ambientales, en este caso de frío- que pueden pervivir en zonas antárticas dentro de las rocas, a menos 120 grados centígrados. Y mientras que a las plantas y a los animales les es imposible vivir por encima de 40 grados, las cianobacterias logran sobrevivir permanentemente en aguas termales a más de 80 grados centígrados. Por ello, los extremofilos se han convertido en objeto de estudio de la NASA y de la Agencia Europea del Espacio (ESA), especialmente para proyectos de terraformación que pretenden hacer habitables planetas mediante su inoculación con cianobacterias, con finalidad de que se genere, nuevamente, un planeta Tierra.  (Pinilla, 1998, Pág. 18)