Cianobakterije ne proizvajajo le strupov

Ne, pravzaprav proizvajajo celo vrsto snovi, ki ne le da niso strupene, temveč so celo koristne.

To je njihov odgovor na dolgo bitko za preživetje med različnimi vrstami organizmov – evolucijo. Organizmi med seboj ves čas tekmujejo za prostor, hrano, vodo in partnerje; zmagovalci so tisti, ki se znajo bolje prilagoditi svojemu okolju in hkrati povzročiti škodo svojim tekmecem. Ljudje se borimo z orožjem, živali se borijo z zobmi in rogovjem, bakterije pa se borijo s kemičnimi snovmi, ki jih proizvajajo.

Merilo uspešnosti v evoluciji je čas obstoja neke vrste na našem planetu. Cianobakterije so na svetu že tri milijarde let. To je res, res dolgo. Za primerjavo: sodobni človek se je razvil približno 200 tisoč let nazaj, prvi človečnjaki pa so se verjetno pojavili pred približno tremi milijoni let. Cianobakterije so v bitki za preživetje izredno uspešne. V svoji dolgi evoluciji so razvile sposobnost proizvodnje številnih snovi, ki jim pomagajo preživeti. Lahko gre za zaščito pred plenilci, za komunikacijo med seboj in z ostalimi organizmi ali za kaj drugega. Za veliko teh snovi pravzaprav ne vemo, kakšno vlogo imajo v okolju, in morda ne bomo nikoli vedeli. Sklepamo pa lahko, da na takšen ali drugačen način cianobakterijam pomagajo preživeti – sicer bi jih naravni izbor v procesu evolucije že izbrisal.

Snovi, o katerih govorimo, so izjemno raznolike in do danes jih poznamo le majhen delež. Za vas smo zbrali nekaj zanimivih primerov.

• Fikocianin – barvilo, ki daje cianobakterijam značilno modrozeleno obarvanost – nam lahko morda reši kožo. Ima namreč potencial za celjenje ran, zdravljenje različnih kožnih bolezni (na primer bakterijskih in glivičnih okužb) ali poškodb zaradi sončne svetlobe (na primer kožni rak) ter zavira staranje kože.¹
• Poleg tega se fikocianin uporablja tudi kot barvilo za živila.² Navadno je izoliran iz vrste Arthrospira platensis (po domače spirulina) in ima intenzivno modro barvo.
• Dolastatin je trenutno edino zdravilo na trgu, ki izhaja iz cianobakterij. Uporablja se za zdravljenje Hodgkinovega limfoma.³
• Cianobakterije so v naravi pogosto izpostavljene močnemu sončnemu sevanju, zato so razvile mehanizme, da se pred njim zaščitijo. To so dosegle s proizvodnjo snovi, ki vpijajo UV svetlobo, kot so mikrosporinom podobne aminokisline in scitonemin. Raziskovalci si prizadevajo, da bi iz teh snovi ustvarili naravne kreme za sončenje.^4,5
• V svojem evolucijskem boju so cianobakterije razvile številne cianotoksine, ki zavirajo rast rastlin, alg in mikrobov ter so strupene za žuželke in druge živali. Te snovi imajo potencial za proizvodnjo algicidov, herbicidov in insekticidov.²
• Čeprav so cianotoksini v splošnem strupeni, imajo tudi potencial za zdravljenje rakavih obolenj. Prav njihovo sposobnost poškodb celic, zaradi katere so škodljivi za ljudi in živali, bi lahko uporabili tudi za potrebe zdravljenja. Mikrocistine bi na primer lahko prilagodili na tak način, da bi škodovali le rakavim celicam, ne pa tudi zdravim.^6,7
• Nekatere cianobakterije proizvajajo rastlinske hormone (na primer citokinin), ki pozitivno vplivajo na rast in pridelek žita in bi jih lahko uporabljali kot biološka gnojila.²
• Znanstvenikom je uspelo genetsko spremeniti cianobakterije, da lahko proizvajajo biogorivo (na primer izobutiraldehid in izobutanol) neposredno iz ogljikovega dioksida v procesu fotosinteze.²

Za industrijsko proizvodnjo izdelkov in cianobakterij jih je potrebno gojiti v veliki količini – to poteka v bioreaktorjih.

Uporaba bioloških gnojil iz cianobakterij bi lahko izrazito zmanjšala potrebo po kemičnih gnojilih in tako pripomogla k ohranjanju okolja.

Več informacij:

• https://tinyurl.com/2p8u9a2r
  Uporaba alg in cianobakterij v biotehnologiji – video posnetek

• https://tinyurl.com/582r26u4
  Proizvodnja biogoriva iz alg

• https://tinyurl.com/46w82c4h
  Proizvodnja biogoriva iz alg

___________________________________________________________________________

Viri:

1. Dranseikiene, D. in sod. (2022). Cyano-Phycocyanin: Mechanisms of Action on Human Skin and Future Perspectives in Medicine. Plants (Basel) 5;11(9):1249. https://doi.org/10.3390/plants11091249
2. Haque, F. in sod. (2017). Extraction and applications of cyanotoxins and other cyanobacterial secondary metabolites. Chemosphere 183, 164–175. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.05.106
3. Srivastava, R. in sod. (2022). Phycochemistry and bioactivity of cyanobacterial secondary metabolites. Molecular Biology Reports 49(11):11149-11167. https://doi.org/10.1007/s11033-022-07911-2
4. Gao, X. in sod. (2021). Biotechnological Production of the Sunscreen Pigment Scytonemin in Cyanobacteria: Progress and Strategy. Marine Drugs 27;19(3):129. https://doi.org/10.3390/md19030129
5. Jain, S. in sod. (2017). Cyanobacteria as efficient producers of mycosporine-like amino acids. Journal of Basic Microbiology 57(9), 715-727. https://doi.org/10.1002/jobm.201700044
6. Pradhan, B. in Ki, J.S. (2022). Phytoplankton Toxins and Their Potential Therapeutic Applications: A Journey toward the Quest for Potent Pharmaceuticals. Marine Drugs 18;20(4):271. https://doi.org/10.3390/md20040271
7. Sainis, I. in sod. (2010). Cyanobacterial Cyclopeptides as Lead Compounds to Novel Targeted Cancer Drugs. Marine Drugs 8(3):629-657. https://doi.org/10.3390/md8030629

Tekst: Maša Zupančič