Hidrológiai Közlöny 1997 (77. évfolyam)

24 A növények és a cianotoxinok interakciója Borbély György, Máthé Csaba, M.-IIamvas Márta, Kós Péter Kossuth Lajos Tudományegyetem, Növénytani Tanszék, 4010 Debrecen, Egyetem tér 1. 1. A cianobaktériumokról és a toxikus vízvirágzásokról általában A cianobaktériumok (kékalgák, kékmoszatok) prokarióta (sejtmag nélküli) szerveződésű, néhány kivételtől eltekintve obligát fotoautotrof szervezetek. Jellemző rájuk, hogy az életük fenntartásához az energia forrása, a Nap sugárzó energiája a fény, míg a sejtanyagcsere számára szénforrásként egyedül a vizekben oldott széndioxid jöhet számításba. Testük felépítéséhez, kevés kivételtől eltekintve szervetlen sókat hasznosítanak^ Ebben a tekintetben alapvető különbséget mutatnak a cianobaktériumok a heterotrof baktériumokkal szemben, hiszen az utóbbiakra az jellemző, hogy a szénforrás egyben energiaforrásként is funkcionál (kivételek - természetesen - vannak). A cianobaktériumok néhány egymástól független szempont miatt az érdeklődés középpontjába kerültek az utóbbi évtizedben. Érdeklődésre tarthatnak számot a cianobaktériumok az evolúciós pozíciójuk, fotoautotrof fiziológiájuk, a nitrogénkötésük, az oxigént fejlesztő fotoszintézisük és az ökológiai jelentőségük miatt. Ráadásul, az eutrofizálódó felszíni ízekben (mind a tenger és az édesvízben) egyre gyakoribbak az ún. toxikus cianobakteriális vízvirágzások. A felszíni víztcrckben, a humán tevékenység következtében, a rendelkezésre álló lápelcmck mennyiségének növekedése lehetővé teszi az említett szervezetek tömeges elszaporodását, a vízvirágzást. Entz Géza és Sebestyén Olga (1942) A Balaton élete című könyvükben, amcly a Királyi Magyar Természettudományi Társulat 124. kötete volt, azt írták a vízvirágzásokról: "Ilyen jelenség a Balatonunk életében olyannyira kivétel, hogy mindeddig csak néhány, kivételes feljegyzésünk van róla". Napjainkban a fenti megállapítás már nem állja meg a helyét, hiszen időről időre riasztó híreket hallunk a vízvirágzásokról (a Balaton esetében is), néha toxikusakról is. A cianobakteriális toxicitás vizsgálatára az a tény hívta fel a figyelmet, hogy az eutrof felszíni vizek környezetében, főleg a vízvirágzások idején mérgezési tünetek fordultak elő a mezőgazdaságilag fontos haszonállatok között. A "vízvirágzásban", az esetek többségében a cianobaktériumok voltak a domináló fajok, amelyek a problémákat okozták. Néha hasonló tüneteket figyeltek meg a vadon élő állatok között, madarak vagy halak estek áldozatául a természetes vizekben előforduló cianobaktériumok termelte mérgező anyagcsere-termékeknek. 1991 augusztusában a hírközlő szervek, újságok, rádió, televízió adtak hírt arról, hogy "Toxikus algák" vannak a "Velencei-tóban." A toxikus vízvirágzást okozó szervezet a Microcystis aeruginosa nevű cianobaktérium volt és a Velencei-tóból vett vízminták toxikusnak bizonyultak a toxicitási tesztekben. Újabban, a Balaton vizében található Cylindrospermopsis raciborskii-ről derült ki, hogy toxintermelő szervezet. A Cylindrospermopsis raciborskii fonalas, hcterocisztás cianobaktérium, 1982 óta a Balaton domináló plankton szervezetévé vált. Az általa termelt cianotoxin, a cilindrospermopszin szerkezetét 1992-ben határozták meg. A cilindrospermopszin a hepatotoxinokhoz hasonlóan elsősorban a májat károsítja. A cianotoxin a vizsgálati eredményeink szerint a magasabb rendű növények (egyszikű és kétszikű) növekedését is gátolja. A pontos hatásmechanizmusa azonban még nem ismert. 2. A cianobakteriális toxinok kémiai természete és hatásmechanizmusa A cianotoxinokat rendszerint a kémiai szerkezet alapján csoportosítják. E mellett közkedvelt a hatásmechanizmus, a toxikus hatás támadáspontja, az elszenvedett károsodás lokalizációja szerinti csoportosítás, amely szerint neurotoxinokat (támadáspont az idegrendszer), hepatotoxinokat (támadáspont a máj), gasztrocnterális toxinokat (támadáspont az emésztő traktus) stb. különítenek el. A toxinok nevét rendszerint a toxint termelő organizmus nevéből képzik, a szóban forgó toxin kémiai nevét ritkán használják, mert az rendszerint ismeretlen a toxin felfedezése időpontjában. A cianobaktérium fajok számos inhibitor hatású anyagot termelnek és ezek kémiai természetüket illetően, eddigi ismereteink alapján, az alkaloidokhoz, a polipeptidekhez, a lipopoliszaharidokhoz ill. a pteridinekhez sorolhatók. A fentiekben bemutatott toxincsalád tagjai az egértesztben hasonló tüneteket mutatnak, nevezetesen az egerek elpusztulását okozzák. Az alkaloid típusú toxinok főleg neurotoxikusak, míg a penta- és heptapeptidek hepatotoxikusak. A neurotoxinok az idcgingerület-átvitel gátlását idézik elő, gátolhatják az idegingerület terjedésének posztszinaptikus lépéseit, antikolineszteráz aktivitásuk lehet. A neurotoxinok jellemző tulajdonsága, hogy a megtámadott szervezeteket, ha hatásos koncentrációban van jelen, igen rövid idő alatt elpusztítja (kivételes esetekben néhány perc). Neurotoxinokat az édesvizekben elsősorban az Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Cylidrospermum stb. fajokból mutattak ki. Ezek közül a legfontosabbak az anatoxin-a, az anatoxin-a(s), szaxitoxin, neoszaxitoxin stb. Az anatoxin-a az acetilkolin receptorok antagonistája és mint posztszinaptikus neuromuszkuláris blokkoló működik. A mérgezett állatokon rendszerint muszkuláris tremor figyelhető meg, amely a légzési izmok gátlása miatt vezet a pusztuláshoz. A hepatotoxinok rendszerint vízoldható vegyületek és gyulladásos tüneteket idézhetnek elő, amely a szerve-