As Cianobactérias (Filo Cyanophyta)

As cianobactérias são do grupo das Bactérias, possuindo uma importância ecológica muito grande, principalmente com relação ao ciclo do carbono e do nitrogênio. Como são seres vivos que realizam fotossíntese, produzem um material orgânico rico em energia e liberam oxigênio para a atmosfera. Além disso, juntamente com algumas bactérias do solo, realizam o processo de Fixação do Nitrogênio Atmosférico.

Por meio desse processo, as cianobactérias permitem que esse gás, inerte para os seres vivos, seja transformado em nutrientes inorgânicos importantes para o desenvolvimento vegetal.

Além da importância ecológica, as cianobactérias também apresentam grande importância evolutiva, pois os fósseis mais antigos encontrados datam de cerca de 3,5 bilhões de anos, provenientes da Austrália Ocidental e da África do Sul. Tanto a natureza de alguns desses fósseis como a composição química das rochas nas quais eles foram encontrados, indicam que a fotossíntese já ocorria naquela época.

Justamente por serem organismos fotossintetizantes, as cianobactérias apresentam os seguintes pigmentos: clorofila a, carotenóides e ficobilinas (pigmentos de origem proteica, subdivididos em dois tipos: as ficoeritrinas, de coloração avermelhada, e as ficocianinas, de coloração azul). Esse conjunto de pigmentos permite a esses organismos captarem um amplo espectro de radiação luminosa, comparável apenas às algas vermelhas, que também apresentam os pigmentos do grupo das ficobilinas.

Mas qual a vantagem dessa gama de pigmentos para essas bactérias?

Essa mistura de pigmentos verdes, azuis, vermelhos, amarelos e alaranjados faz com que tais bactérias possam apresentar diversas cores, sendo a predominante a azul-esverdeada, que dá o nome ao grupo, pois as cianobactérias são conhecidas como algas azuis (devemos lembrar que as cianobactérias definitivamente não são algas).

A maioria das cianobactérias apresenta uma bainha mucilaginosa, ou um envoltório, fortemente pigmentada particular às espécies que vivem em ambientes terrestres. As diferentes cores das bainhas permitem que esses organismos apresentem diversas tonalidades.

Há uma diversidade dentre o grupo, sendo que algumas espécies podem formar filamentos, outras são unicelulares, poucas formam filamentos ramificados e muito poucas formam placas ou colônias irregulares. São bastante comuns as espécies filamentosas, como os gêneros Anabaena e Nostoc (Figura 1).

Figura 1 - Talo filamentoso da cianobactéria Anabaena spiroides, encontrado em ecossistemas aquáticos.

Vamos entender o que são organismos coloniais e filamentosos.

Coloniais à Apresentam células unidas fisicamente uma a outra.

Filamentosos à Apresentam células dispostas em cadeia, uma do lado da outra.

Como foi mencionado mais acima, algumas cianobactérias podem fixar o gás nitrogênio e converte-lo em amônio, uma das formas que este composto participa das reações biológicas. A fixação deste composto ocorre dentro de  estruturas denominadas HETEROCISTOS (figura 2), células maiores e especializadas, diferenciadas das outras células do talo. Sua função, motivo de muitas hipóteses e discussões no passado, é hoje considerada como um centro de produção da enzima Nitrogenase. Esta enzima permite às cianobactérias fixarem o nitrogênio atmosférico.

Esses heterocistos possuem baixo teor de ficobilinas e durante a fotossíntese não produzem oxigênio. Quando este gás está presente nestas células é rapidamente transformado em hidrogênio para que ocorra a fixação do nitrogênio, ou é expelido. Como a fotossíntese desta célula não é eficiente há conexões entre as células vegetativas adjacentes, denominada plasmodesmos. É por meio dessas estruturas filamentosas que o heterocisto recebe os produtos da fotossíntese e manda às células adjacentes o nitrogênio fixado.

Além dos heterocistos, algumas cianobactérias formam esporos de resistência, denominados ACINETOS, que são células grandes e de paredes espessadas. Os acinetos são resistentes ao aquecimento e à dessecação (perda de água), o que permite a sobrevivência das cianobactérias dentro de condições ambientais desfavoráveis.

Dentre as cianobactérias que fixam nitrogênio atmosférico, há espécies de vida livre, como Trichodesmium. Este gênero ocorre em certos oceanos tropicais e contribui com cerca de ¼ do nitrogênio total fixado (o que é um valor enorme).

Cianobactérias simbiontes (aquelas que realizam associações com outros organismos) são também muito importantes na fixação do nitrogênio atmosférico. Podem estar associadas à amebas, algumas espécies de esponjas, protozoários flagelados, diatomáceas, musgos, hepáticas, plantas vasculares e oomicetos.

 Nas zonas mais quentes da Ásia as plantações de arroz podem crescer continuamente no mesmo solo sem a adição de fertilizantes graças à presença de cianobactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico nesses campos de cultivo. Nesses locais, as cianobactérias, especialmente as do gênero Anabaena (como a espécie Anabaena azollae), ocorrem em associação com Azolla (uma pteridófita aquática flutuante bem pequena). Essa associação ocorre durante toda a vida da planta e pode contribuir com até 50 Kg de nitrogênio por hectare (10.000 m²). Nos países da Ásia, é comum encontrarmos a Azolla no meio das plantações de arroz e, conforme a plantação cresce, as plantas de arroz acabam sombreando a Azolla, que morre e disponibiliza o nitrogênio para as plantas de arroz.

Com relação à estrutura celular das cianobactérias, esta é tipicamente procariótica, não possui núcleo definido nem organelas revestidas por membranas, como mitocôndrias ou cloroplastos.

Mas se esses organismos não apresentam cloroplastos, onde ficam localizados os pigmentos da fotossíntese?

Os pigmentos fotossintetizantes destes organismos estão agrupados em microcorpúsculos denominados FICOBILISSOMOS, localizados em lamelas soltas na periferia das células.

A reprodução é realizada assexuadamente, por simples divisão celular, não sendo conhecida nenhuma forma de reprodução sexuada nesses organismos.

De forma semelhante a outras bactérias existentes na natureza, algumas cianobactérias se proliferam em condições extremamente adversas, desde a água de fontes termais (com temperaturas bastante elevadas) até as geleiras da Antártica, onde formam abundantes emaranhados de 2 a 4 cm de espessura, sob mais de 5 metros de gelo permanente. A coloração esverdeada de alguns ursos polares em zoológicos é causada pela presença de colônias de cianobactérias que se desenvolvem em suas pelagens.

Podemos encontrá-las nos oceanos, em ecossistemas de água doce (rios, córregos, lagos, represas), em manguezais, em solos encharcados e em troncos de árvores (associadas a fungos, formando os líquens).

Certas espécies de cianobactérias podem, em algumas situações, se multiplicar de forma descontrolada, formando o que chamamos de Floração ou “Bloom”. Na maior parte das vezes, a ocorrência de florações está associada a eventos de poluição orgânica, como lançamento de esgotos, o qual enriquece o meio aquático com nutrientes importantes ao crescimento de algumas espécies. Algumas dessas cianobactérias podem secretar substâncias químicas tóxicas a outros organismos, causando mortes.

Nos últimos anos, a água de algumas represas que abastecem a cidade de São Paulo, tais como a Represa de Guarapiranga, Represa Billings e Represas associadas ao Sistema Alto Tietê, tem apresentado, em certas épocas do ano, o crescimento excessivo de algumas espécies que exalam um odor semelhante ao do inseticida BHC. Em 16 de abril de 2004, os noticiários publicaram que havia ocorrido a proliferação de algumas cianobactérias na Represa de Taiaçupeba, na Grande São Paulo, alterando o sabor da água do Sistema Alto Tietê, que abastece 2,7 milhões de moradores da zona leste da Capital e de cidades da região metropolitana. O gosto ruim e o cheiro que lembrava o de inseticida foram causados pela GEOSMINA, composto orgânico liberado por algumas espécies de cianobactérias. A substância não causa nenhum mal à saúde, mas um desconforto no uso e consumo da água de abastecimento. O problema, que levou à transferência do abastecimento temporariamente para o Sistema Cantareira, foi consequência da degradação progressiva dos recursos hídricos pelo despejo irregular de esgoto doméstico sem tratamento nos rios, córregos e represas, e pela ocupação ilegal e precária das margens das represas, resultando em lançamentos clandestinos de lixo e efluentes nos mananciais.

Algas do grupo das cianobactérias já haviam entrado nas manchetes de jornal no ano de 1996, quando ocorreu uma tragédia em um hospital localizado na cidade de Caruaru (PE). A proliferação da cianobactéria Microcystis nas águas da represa que abastecia o hospital e a falta de cuidado no tratamento dessa água levou à morte de dezenas de pacientes que faziam tratamento de hemodiálise nesse hospital.

 Dentre as espécies pertencentes a esse gênero, a Microcystis aeruginosa é considerada a principal produtora de microcistinas, substâncias hepatotóxicas que podem levar pessoas e animais (como peixes) a complicações hepáticas graves.

Com relação à importância econômica desse grupo, o gênero Spirulina tem adquirido bastante popularidade devido ao seu elevado teor protéico, que chega a alcançar valores acima de 60% de seu peso seco.

No Brasil o produto é encontrado em farmácias e lojas de produtos naturais em cápsulas, porém, devido ao seu alto preço, não é consumido em larga escala pela população.