As Cianobactérias

O que são e como são as cianobactérias?


Artigo de: Minoru Nagayama e Amaury De Togni
Pesquisa e adaptação: Mário d’Araújo

Fotos recolhidas por Mário d'Araújo

As algas azuis, algas cianofíceas ou cianobactérias, não podem ser consideradas nem como algas e nem como bactérias comuns. São micro organismos com características celulares procariontes (bactérias sem membrana nuclear), porém com um sistema fotossintetizante semelhante ao das algas (vegetais eucariontes), ou seja, são bactérias fotossintetizantes. Existe uma confusão na nomenclatura destes seres, pois a princípio pensou tratar-se de algas unicelulares, posteriormente os estudos demonstraram que elas possuem características de bactérias. Para simplificação, neste texto, serão denominadas simplesmente cianobactérias.

Apresento abaixo algumas imagens ao microscópio que achei interessantes :

Cianobactérias

São organismos unicelulares, procariontes, isto é, sem núcleo verdadeiro, como as bactérias.
Também são conhecidas por cianofíceas ou algas azuis, apesar deste nome nem sempre ser adequado, pois estes organismos podem ter uma variedade muito grande de pigmentos como o azul, verde, laranja, castanho, vermelho, entre outros.
O nome do Mar Vermelho no Médio Oriente foi dado devido à presença de grande quantidade de cianobactérias de cor vermelha.

Na foto à esquerda imagem microscópica

Na foto à direita ‘Algas Azuis’

As cianobactérias são representantes de um grupo de seres vivos muito antigo, provavelmente, são os primeiros organismos fotossintetizantes com clorofila-A. De acordo com registos fósseis, surgiram na Terra há mais de 3,5 bilhões de anos, sendo que a sua grande proliferação ocorreu acerca de dois bilhões de anos. Possivelmente, foram as responsáveis pelo acumular de O2 na atmosfera primitiva, o que possibilitou o aparecimento da camada de Ozono (O3), que retém parte da radiação ultravioleta, permitindo a evolução de organismos mais sensíveis à radiação UV.

O material genético das cianobactérias fica no interior de nucleotídeos serpenteados, que são pouco sensíveis à radiação UV e, além disto, possuem um sistema de regeneração do material genético.

As cianobactérias podem viver em diversos ambientes e condições extremas. A maioria das espécies é dulcícola, algumas espécies representantes do género Synechococcus podem sobreviver em águas de fontes termais em temperaturas de até 74°C e outras espécies podem ser encontradas até em lagos antárcticos, onde podem ser encontradas sob a calote de gelo com temperaturas próximas de 0°C. Existem formas marinhas que resistem a alta salinidade, outras que suportam períodos de seca. Algumas formas são terrestres, vivem sobre rochas ou solo húmido, estas podem ser importantes fixadoras do nitrogénio atmosférico, sendo essenciais para algumas plantas.

As cianobactérias podem produzir gosto e odor desagradável na água e desequilibrar os ecossistemas aquáticos. O mais grave é que algumas cianobactérias são capazes de libertar toxinas, que não podem ser retiradas pelos sistemas de tratamento de água tradicionais nem pela fervura, que podem ser neurotoxinas ou hepatotoxinas. Originalmente estas toxinas são uma defesa contra devoradores de algas, mas com a proliferação das cianobactérias nos mananciais de água potável das cidades, estas passaram a ser uma grande preocupação para as companhias de tratamento de água.

Na mesma espécie podem ser encontrados indivíduos incapazes de produzir toxinas ou outros capazes de produzir toxinas muito fortes e mortais. As neurotoxinas são identificadas como substâncias alcalóides ou organofosforados neurotóxicos e caracterizam-se pela sua acção rápida, causando morte por asfixia. As hepatotoxinas podem ser identificadas como peptídeos ou alcalóides hepatotóxicos e possuem actuação menos rápida e causam diarreias, vómitos, diminuição dos movimentos e hemorragia interna.

As cianobactérias podem ser encontradas na forma unicelular, como nos géneros Synechococcus e Aphanothece ou em colónias de seres unicelulares como Microcystis, Gomphospheria, Merispmopedium ou, ainda, apresentarem as células organizadas em forma de filamentos, como Oscillatoria, Planktothrix, Anabaena, Cylindrospermopsis, Nostoc.

Microcystis wesenbergii....................................Merismopedia.................................................Anabaena sp.

Quando as cianobactérias estão agrupadas em colónias, muitas vezes, há uma capa mucilaginosa, gelatinosa, que envolve e protege a colónia.

Não possuem flagelos, mas algumas cianobactérias filamentosas podem se deslocar com movimentos oscilatórios rudimentares, como, por exemplo, as dos géneros Oscillatoria, Nostoc.

Quando testadas pelo método de coloração de Gram, comportam-se como bactérias Gram-negativas, ficando com isto demonstrado que possuem paredes celulares pouco permeáveis aos antibióticos.

A coloração das cianobactérias pode ser explicada através da presença dos pigmentos clorofila-A (verde), carotenóides (amarelo-laranja), ficocianina (azul) e a ficoeritrina (vermelho). Todos estes pigmentos actuam na captação de luz para a fotossíntese. Algumas espécies podem apresentar mais de um tipo de pigmento, isto explica a existência de cianobactérias das mais variadas cores.

Uma curiosidade, apesar de também serem conhecidas como algas azuis, apenas metade das espécies de cianobactérias apresenta cor azul-esverdeada. O Mar Vermelho recebe este nome, pois na sua superfície são visíveis enormes concentrações de algas azuis ... Vermelhas!

Como vivem e se reproduzem as cianobactérias?

As cianobactérias são micro organismos auto tróficos, a fotossíntese é o seu principal meio para obtenção de energia e manutenção metabólica. Os seus processos vitais requerem somente água, dióxido de carbono, substâncias inorgânicas e luz.

A reprodução das cianobactérias não coloniais é assexuada, ocorrendo por divisão binária, semelhante à das bactérias. As formas filamentosas podem reproduzir-se assexuadamente por fragmentação ou por homofonia, que ocorre quando os filamentos se quebram em alguns pontos e dão origem a vários fragmentos pequenos chamados hormogónios, que através da divisão de suas células dão origem a novas colónias filamentosas. Algumas espécies de colónias filamentosas são capazes de produzir esporos resistentes, os acinetos, que, quando se separam, originam novas colónias filamentosas.

A actividade fotossintética das cianobactérias é maior em ambientes com baixas concentrações de O2, característica da atmosfera do Pré-Cambriano, que apresentava baixas concentrações deste gás. Hoje as bactérias vivem numa atmosfera e meios mais oxigenados mas mantêm esta potencialidade.

É interessante notar que as cianobactérias encontradas em fósseis de 3,5 bilhões de anos, em nada se diferenciam das cianobactérias actuais, o que é, de certa forma, um enigma para a teoria do evolucionismo.

Mesmo que as cianobactérias prefiram desenvolver-se sob condições de menor oxigenação, não há evidências suficientes para afirmar que em ambientes bem oxigenados elas não se desenvolvam. Pelo contrário, num ambiente rico em Oxigénio elas podem utilizar artifícios, como dividir o período em que elas fazem a fotossíntese produzindo O2, do nocturno, quando fixam o nitrogénio. E também existem cianobactérias que fazem estas duas funções, mesmo na presença de luz.

Tomando-se como base os estudos promovidos em mananciais de água potável, percebemos que os motivos principais para o aumento da incidência de cianobactérias são:

1) O aumento anormal da quantidade de componentes nitrogenados e fosfatados na água. As cianobactérias têm três elementos que limitam o seu crescimento, que são: o Nitrogénio, o Oxigénio e o Fósforo.

2) O aumento da matéria orgânica favorece o aumento da quantidade de micro organismos decompositores livres na água e nos sedimentos, que acabam consumindo o Oxigénio dissolvido na água, favorecendo com isto a actividade fotossintética das cianobactérias. Além disto, nos meios anaeróbios a disponibilidade das formas inorgânicas de Nitrogénio e Fósforo aumenta, facilitando as grandes infestações.

3) Existem outros factores, ligados, principalmente, à interferência humana sobre a natureza, tais como: construção de barragens e represas nos rios, actividade agrícola, adensamento demográfico desordenado, etc., mas, todos eles nos remetem de volta aos dois primeiros itens.

As cianobactérias possuem uma característica que lhes proporciona uma vantagem em relação aos demais seres vivos, na falta de Nitrogénio fixado (Amónia, Nitritos, Nitratos), elas podem obter este elemento químico aproveitando o gás N2 da atmosfera. O N2 é uma substância bastante inerte e o aproveitamento das suas propriedades pelo organismo demanda um grande gasto energético; mas em caso de ausência de uma fonte de Nitrogénio mais fácil, esta possibilidade confere às cianobactérias uma alternativa de sobrevivência em condições altamente desfavoráveis a qualquer outro ser vivo.

O Fósforo é o elemento menos disponível de que as cianobactérias precisam. É geralmente, entre o Nitrogénio, o Oxigénio e o Fósforo, o mais escasso no nosso planeta e certamente nos aquários. Afinal, ele não é reduzido como o Nitrogénio, pois entra nas reacções orgânicas na forma de composto. As árvores, as florestas reciclam o Fósforo na Natureza. No aquário, ele é relativamente escasso por ser metabolizado pelos organismos dos peixes, plantas, etc. O uso de aditivos para as plantas que contenham Fósforo na sua fórmula pode ter o mesmo efeito que excesso de alimentação rica em Fósforo. Tem o mesmo efeito de organofosforados colocados em plantações à beira de rios. Deixar restos orgânicos no aquário, é o mesmo que despejar o esgoto nos mananciais ou leitos de água.

Como podemos controlar os surtos de cianobactérias?

De acordo com estes estudos e as minhas experiências, todas bem sucedidas, na erradicação de cianobactérias, é possível concluir que:

- As cianobactérias são seres muito antigos, resistentes e altamente adaptáveis à vida num aquário. A diminuição dos níveis de O2, aquários super populosos, mal filtrados e/ou acumular de detritos podem facilitar o aparecimento destas pragas.

- As cianobactérias preferem viver fixadas, pois não possuem grande capacidade de locomoção. Fixam-se através de uma camada gelatinosa que envolve e protege toda a colónia, possibilitando, mesmo após uma sifonagem, a permanência de indivíduos suficientes para a formação de uma nova colónia. Além disto, as cianobactérias podem fixar-se em áreas que não podem ser sifonadas, como, por exemplo, em frestas, muito estreitas, de rochas, ou troncos.

Elas não se reproduzem apenas por esporos, e por isto um filtro com UV pode eliminá-los, mas ainda restarão as cianobactérias que se reproduzem através de divisão celular ou fragmentação.

A composição da sua membrana celular dificulta a acção dos antibióticos. A dosagem incorrecta do antibiótico, ou por período insuficiente, pode originar cianobactérias resistentes, obrigando à utilização de outros antibióticos, o que pode originar possíveis problemas com a filtragem biológica.

Nem todas as bactérias do filtro biológico são gram-negativas e portanto nem todas morrerão pelo efeito da Eritromicina. Mas, já que usamos este antibiótico com sucesso e sem grandes problemas, é necessário manter o seu uso adequadamente, de modo a evitar o aparecimento de bactérias resistentes e a necessidade de uso de outros antibióticos cujos efeitos no aquário não conhecemos.

Concluo que a melhor forma para evitar infestações com cianobactérias é a minuciosa lavagem e desinfecção de qualquer elemento a ser introduzido no aquário, correcto dimensionamento dos equipamentos de filtragem e circulação de água, jamais promover o excesso de animais, evitar falhas na rotina de manutenção (sifonagens, trocas parciais semanais e limpeza de filtros).

A melhor forma para a erradicação das cianobactérias é a realização de uma rotina de tratamento, que consiste na realização concomitante de sifonagens e aplicação de um antibiótico que tenha acção sobre bactérias Gram-negativas.

Actualmente, de acordo com artigo do colega Vladimir Simões, o antibiótico mais recomendado é a Eritromicina.

Aplica-se, diàriamente, uma dose de 250 mg de Eritromicina para cada 100 litros de água, por um período de três dias. No tratamento recomendo que antes e durante é necessário executar sifonagens diárias para retirada de parte das colónias e também para manter sob controlo os níveis de amónia. No quarto dia, um dia após o término do tratamento é indispensável a realização de sifonagem e troca de no mínimo 50% da água do aquário, o que recolocará os níveis de amónia num patamar aceitável.

Esta rotina de tratamento deve ser executada com rigor e seriedade, pois a sobrevivência de cianobactérias a este tratamento pode causar o desenvolvimento de uma geração de cianobactérias resistentes à Eritromicina.

Agradecimentos: Obrigado aos colegas Flávia Carvalho e Marcio Henrique pelas sugestões e melhorias no texto.

Referências Bibliográficas:
· UPC - Unidade de Pesquisa em Cianobactérias
· Biomania - Monera/Cyanophyta
· Ciência Hoje on-line/Encontradas novas espécies de Cianobactérias
· Aquabrasilis - Eliminando algas azuis com Eritromicina
· Cianotoxinas e outras intrigantes ocorrências em criações de organismos aquáticos

marioadearaujo@gmail.com