【地球生物全系列——从单细胞到人类】细菌界—蓝菌门
细菌界—蓝菌门
蓝菌门(学名:Cyanobacteria),也被称为蓝绿藻,是一类能透过产氧光合作用获取能量的细菌,但有些也能透过异营来获取能量。属于原核生物界。蓝绿藻植物菌门下物种又称蓝细菌、蓝绿菌、蓝藻或蓝绿藻及蓝菌,当中包括蓝鼓藻、蓝球藻等生物。过去曾长期被归于藻类,但实际上蓝菌与真核生物非常不同,例如没有核膜,没有细胞器,其遗传物质DNA也不构成染色体,这些都是细菌的特征,因此现时已被归入细菌域。
蓝绿菌在地球上已存在约21亿年,是目前以来发现到的最早的光合放氧生物,对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。通过刺激生物多样性和导致厌氧生物接近灭绝,显著的改变了在地球上生命形式的组成。根据内共生学说,在植物和真核藻类发现的叶绿体是从蓝细菌祖先通过内共生进化而来的。
1.形态
藻体为单细胞或群体,或为细胞成串排列组成藻丝状的丝状体,不分枝、假分枝或真分枝,不具鞭毛,不产游动细胞,一部分丝状种类能伸缩或左右摆动;细胞壁缺乏纤维素,由肽聚糖组成,壁外常形成胶质鞘;无真正细胞核,核的组成物质集于细胞中央,无核膜及核仁;细胞内除含有叶绿素和类胡萝卜素外,尚含有藻蓝素,部分种类含藻红素;色素不包在质体内,而分散在细胞质的边缘,藻体因所含色素种类和多寡而呈现不同的颜色。
分类和细菌同属细菌界,无膜状胞器,体内作用易互相干扰。
2.分布
蓝菌主要分布在含有机质较多的淡水中,部分生于海水中、潮湿和干旱的土壤或岩石上、树干和树叶上,温泉中、冰雪上,甚至在盐卤池、岩石缝中都可以发现蓝菌;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻);也有同真菌共生形成地衣,或生于植物体内形成内生植物,少数种类能生活于85℃以上的温泉或终年积雪的极地。
蓝菌已知约2000种。目前蓝菌的系统发育分类仍未确定,根据色素种类可单分出类似植物的叶绿体,含有叶绿素a和叶绿素b的原绿藻类,根据形态可分为色球藻目(Chroococcales)、宽球藻目(Pleurocapsales)、颤藻目(Oscillatoriales)、念珠藻目(Nostocales)和真枝藻目(Stigonematales)。
3.危害
(1)毒素
国际间对食用蓝菌门生物开始关注,因为不论土生和水生的蓝菌生物皆含有神经毒素BMAA(β-N-methylamino-L-alanine),并可能透过食物链不断累积产生生物放大作用,对人类的损害将逐渐增加。BMAA已证实会对动物产生强烈的毒性,加速动物脑神经退化、四肢肌肉萎缩等等,小量BMAA积累已能选择性杀死老鼠的神经元。香港中文大学呼吁大众停止食用同属蓝菌门的发菜,减轻患上肌萎性侧索硬化症、柏金逊症和老人痴呆症的风险。
蓝菌的次生代谢产物微囊藻毒素(英语:Microcystin)有非常强的毒性,可能会严重损害肝脏,引致肝癌。1996至1999年间,美国俄勒冈健康部门(Oregon Health Division)曾对市面上87种蓝菌及螺旋藻保健食品进行测试,发现其中竟然有85种保健食品均含有微囊藻毒素。
不同种类的蓝菌含有不同类型的毒素,当中包括神经毒素(Neurotoxin)、肝毒素(Hepatotoxicity)、细胞毒素(Cytotoxicity)及内毒素等,使他们对人体及动物构成生命危险。已有纪录证明饮用或于被蓝菌污染的水源接触会引致中毒现象,但实际多少的摄取量会致命则未有定论。
(2)污染水质
蓝菌和藻类皆会产生有腥臭味的“藻华”(又称水华)现象,最大危害是令饮用水源受到威胁,毒素影响人类健康。亦会盖住池水令鱼类缺氧死亡。
4.分类
2.1.9蓝藻门
2.1.9.1蓝藻纲
2.1.9.1.1色球藻目
2.1.9.1.1.1色球藻科
2.1.9.1.1.2石囊藻科
2.1.9.1.1.3蓝柄藻科
2.1.9.1.2宽球藻目
2.1.9.1.2.1蓝枝藻科
2.1.9.1.2.2宽球藻科
2.1.9.1.3管胞藻目
2.1.9.1.4念珠藻目
2.1.9.1.4.1念珠藻科
2.1.9.1.4.2微毛藻科
2.1.9.1.4.3胶须藻科
2.1.9.1.4.4伪枝藻科
2.1.9.1.4.5颤藻科
2.1.9.1.5真枝藻目
5.螺旋藻
螺旋藻通常是指两种供人类及动物食用的节螺藻属的蓝藻——极大节螺藻(学名Arthrospira maxima)及钝顶节螺藻(学名Arthrospira platensis)的通称。这两个品种原先被分入螺旋藻属(学名Spirulina),后被分入节螺藻属,但习惯上仍被称作“螺旋藻”。螺旋藻在世界各地都有广泛培植及用作膳食补充剂,通常为药丸状、片状及粉状。它亦在水产业、水族箱及家禽中被用作饲料的补充剂。
(1)历史
相信最早使用螺旋藻作为食物的是在十六世纪墨西哥的阿兹特克人,根据荷南•科尔蒂斯的士兵的描述,当时他们从德斯科科湖采摘螺旋藻及混入玉米薄饼售卖。阿兹特克人称呼它为“特脆特拉脱儿”(tecuitlatl),意思是石头的排泄物。螺旋藻于1960年代由法国科学家所发现,但却未有显示作为食物之用。第一台大型生产螺旋藻的机器就是于1970年代在那儿建立的。
螺旋藻在乍得也有着很久远的历史,最早可追溯至九世纪的卡内姆-博尔努帝国。他们今日仍然会被食用,烘干成为叫作“Dihé”的薄饼,用来制作清汤之用,且会在市集上出售。螺旋藻是从乍得湖中采集的。
(2)养份及其他化合物
按每100干品算,螺旋藻富含各种营养成分。其实际营养价值取决于食用量,在一般5-10g数量时基本不
螺旋藻异常地包含大量蛋白质,视乎来源的占干重约55-77%。包含所有必需氨基酸。但与动物蛋白质如肉类、蛋或奶比较,蛋氨酸、半胱氨酸及赖氨酸的分量则较少。若与植物蛋白质比较,如大豆、荚果,则较优越。
螺旋藻有着丰富的γ次亚麻油酸(GLA)。但是若要获得与1g的月见草油或500mg的琉璃苣油相等分量的γ次亚麻油酸,则要有5-10g的螺旋藻才可。螺旋藻亦提供少量的其他脂肪酸,如α次亚麻油酸(ALA)、亚麻油酸(LA)、十八碳四烯酸(SDA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)及花生四烯酸(AA)。
螺旋藻包含大量的维生素,如B1(硫胺)、B2(核黄素)、B3(烟酸)、B6(吡哆醇)、B9(蝶醘谷氨酸)、B12(钴胺素)、维生素C、维生素D及维生素E。螺旋藻内维生素B12的生物利用度倍受质疑。有些试验尝试确定维生素B12的存在。当中最闻名的是美国药典使用莱士曼氏乳酸杆菌来试验。使用这种方法的研究指螺旋藻有着生物最低利用的维生素B12。但是,这个方法的缺点是没有分开人类及非人类的生物利用维生素B12。另一个由螺旋藻种植人所进行的实验指它们是生物利用维生素B12的重要来源。
螺旋藻干含很丰富的钾,同时亦含有钙、铬、铜、铁、镁、锰、磷、硒、钠和锌。
螺旋藻包含很多色素,如叶绿素a、叶黄素、β胡萝卜素、海胆烯酮、蓝藻叶黄素、玉米黄素、斑蝥黄质、硅藻黄素、3'羟基海胆酮、β隐黄质、颤藻黄质,加上藻胆蛋白的C藻蓝素及异藻蓝素。
(3)毒素
蓝菌生物含有神经毒素BMAA(β-N-methylamino-L-alanine),BMAA已证实会对动物产生强烈的毒性,加速动物脑神经退化、四肢肌肉萎缩等等,小量BMAA积累已能选择性杀死从老鼠的神经元。蓝菌的次生代谢产物微囊藻毒素(Microcystin)有非常强的毒性,可能会严重损害肝脏,引致肝癌。1996至1999年间,美国俄勒冈健康部门(Oregon Health Division)曾对市面上87种蓝菌及螺旋藻保健食品进行测试,发现其中有85种保健食品含有微囊藻毒素。节螺藻本身不产生这些毒物,但养殖环境经常会受到其他蓝菌污染。
螺旋藻含有苯丙氨酸,对于有代谢性毛病的苯丙酮尿症病患来说,由于他们的身体不能代谢这种氨基酸,应避免进食含螺旋藻的食物,以免苯丙氨酸在脑内积累,造成损害。
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