ไทลาคอยด์ของไซยาโนแบคทีเรียใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อขับเคลื่อนกระบวนการสังเคราะห์ แสง ซึ่ง กระบวนการที่ใช้พลังงานจากแสงในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากเป็นสิ่งมีชีวิตในน้ำ พวกมันจึงมักใช้กลยุทธ์หลายอย่างซึ่งเรียกรวมกันว่า " กลไกการรวม CO2 " เพื่อช่วยในการได้รับคาร์บอนอนินทรีย์ ( CO2หรือไบคาร์บอเนต ) หนึ่งในกลยุทธ์ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นคือการแพร่กระจายอย่างกว้างขวางของไมโครคอมพาร์ตเมนต์ของแบคทีเรียที่เรียกว่าคาร์บอกซีโซม [ ^{]ซึ่งทำงาน}ร่วมกับตัวขนส่งแบบแอคทีฟของ CO2 ไบคาร์บอเนต เพื่อสะสมไบคาร์บอเนตเข้าไปในไซโตพลาสซึมของเซลล์^{[ 68 ]}คาร์บอกซีโซมเป็น โครงสร้าง ทรงยี่สิบหน้าประกอบด้วยโปรตีนเปลือกหกเหลี่ยมที่ประกอบกันเป็นโครงสร้างคล้ายกรงซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายร้อยนาโนเมตร เชื่อกันว่าโครงสร้างเหล่านี้จะยึดเอนไซม์ตรึงCO2 RuBisCOไว้กับส่วนภายในของเปลือก รวมถึงเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮดราสใช้ช่องทางการเผาผลาญเพื่อเพิ่ม ความเข้มข้นของ CO2 ในบริเวณ และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มประสิทธิภาพของเอนไซม์ RuBisCO ^{[ 69 ]}

ตรงกันข้ามกับแบคทีเรียสีม่วงและแบคทีเรียอื่นๆ ที่ทำการสังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจนเยื่อไทลาคอยด์ของไซยาโนแบคทีเรียไม่ได้ต่อเนื่องกับเยื่อพลาสมา แต่เป็นช่องแยกต่างหาก^{[ 70 ]}กลไกการสังเคราะห์แสงฝังอยู่ใน เยื่อ ไทลาคอยด์โดยมีไฟโคบิลิโซมทำหน้าที่เป็นเสาอากาศรับแสงที่ติดอยู่กับเยื่อ ทำให้เกิดเม็ดสีเขียวที่สังเกตได้ (ด้วยความยาวคลื่นตั้งแต่ 450  นาโนเมตรถึง 660  นาโนเมตร) ในไซยาโนแบคทีเรียส่วนใหญ่^{[ 71 ]}

ในขณะที่ อิเล็กตรอนพลังงานสูงส่วนใหญ่ที่ได้จากน้ำถูกใช้โดยเซลล์ไซยาโนแบคทีเรียเพื่อความต้องการของตนเอง อิเล็กตรอนบางส่วนอาจถูกบริจาคให้กับสิ่งแวดล้อมภายนอกผ่านกิจกรรมอิเล็กโทรเจนิก^{[ 72 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิดที่เรียกว่าไซยาโนไบออนต์ (ไซยาโนแบคทีเรียซิมไบออนต์) มี ความสัมพันธ์ แบบพึ่งพา อาศัย กันกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งเซลล์เดียวและหลายเซลล์^{[ 111 ]}ดังแสดงในภาพด้านขวา มีตัวอย่างมากมายของไซยาโนแบคทีเรียที่มีปฏิสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับพืชบก [ ^{112 ] [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ]}ไซยาโนแบคทีเรียสามารถเข้าสู่พืชผ่านทางปากใบและเข้าไปอาศัยอยู่ในช่องว่างระหว่างเซลล์ โดยสร้างเป็นห่วงและขดภายในเซลล์^{[ 116 ] Anabaena} spp . เข้าไปอาศัยอยู่ในรากของต้นข้าวสาลีและต้นฝ้าย^{[ 117 ] [ 118 ] [ 119 ]}นอกจากนี้ยังพบCalothrix sp. บนระบบรากของข้าวสาลีด้วย ^{[ 118 ] [ 119 ]}พืชใบเลี้ยงเดี่ยวเช่น ข้าวสาลีและข้าว ถูกอาศัยโดยNostoc spp. ^{[ 120 ] [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]}ในปี 1991 Ganther และคณะได้แยกไซยาโนแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนที่มีเฮเทอโรซิสต์หลากหลายชนิด รวมถึงNostoc , Anabaena และ Cylindrospermum จากรากพืชและดิน การประเมินรากต้นกล้าข้าวสาลีเผยให้เห็นรูปแบบการเชื่อมโยงสองประเภท ได้แก่ การอาศัยแบบหลวมๆ บนขนรากโดยAnabaenaและการอาศัยแบบแน่นหนาบนผิวรากภายในโซนที่จำกัดโดยNostoc ^{[ 120 ] [ 110 ]}

ความสัมพันธ์ระหว่างไซยาโนไบออนต์ (ไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นซิมไบออนต์) และโฮสต์โปรติสต์นั้นมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากไซยาโนแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้บางชนิด ( ไดอะโซโทรฟ ) มีบทบาทสำคัญในการผลิตขั้นต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในมหาสมุทร โอลิโก โทรฟิก ที่มีไนโตรเจนจำกัด ^{[ 124 ] [ 125 ] [ 126 ]}ไซยาโนแบคทีเรีย ส่วนใหญ่ เป็น SynechococcusและProchlorococcusขนาดเล็ก มาก มีการกระจายอยู่ทั่วไปและเป็นสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดบนโลก คิดเป็นหนึ่งในสี่ของคาร์บอนทั้งหมดที่ถูกตรึงในระบบนิเวศทางทะเล^{[ 41 ] [ 127 ] [ 48 ]}ในทางตรงกันข้ามกับไซยาโนแบคทีเรียในทะเลที่ดำรงชีวิตอิสระ ไซยาโนไบออนต์บางชนิดเป็นที่ทราบกันว่ามีหน้าที่ในการตรึงไนโตรเจนมากกว่าการตรึงคาร์บอนในโฮสต์^{[ 128 ] [ 129 ]}อย่างไรก็ตาม หน้าที่ทางสรีรวิทยาของไซยาโนไบออนต์ส่วนใหญ่ยังคงไม่เป็นที่รู้จัก ไซยาโนไบออนต์พบได้ในกลุ่มโปรติสต์จำนวนมาก รวมถึงไดโนแฟลเจลเลตทินทินนิด เรดิโอลาเรียนอะมีบาไดอะตอมและแฮปโทไฟต์ [ ^{130 ] [ 131 ] ใน}บรรดาไซยาโนไบออนต์เหล่านี้ ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดเกี่ยวกับลักษณะ (เช่น ความหลากหลายทางพันธุกรรม ความจำเพาะของโฮสต์หรือไซยาโนไบออนต์ และฤดูกาลของไซยาโนไบออนต์) ของภาวะพึ่งพาอาศัยกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับโฮสต์ไดโนแฟลเจลเลต^{[ 111 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิด แม้แต่ชนิดเซลล์เดียว ก็แสดงพฤติกรรมรวมกลุ่มที่น่าทึ่งและก่อตัวเป็นอาณานิคม (หรือการแพร่กระจาย ) ที่สามารถลอยอยู่บนน้ำและมีบทบาททางนิเวศวิทยาที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น เมื่อหลายพันล้านปีก่อน ชุมชนของไซยาโนแบคทีเรียในทะเลในยุค Paleoproterozoicอาจช่วยสร้างชีวภาคอย่างที่เรารู้จักโดยการฝังสารประกอบคาร์บอนและทำให้เกิดการสะสมของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศในระยะเริ่มต้น^{[ 133 ]}ในทางกลับกันการแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษเป็นปัญหาที่เพิ่มขึ้นสำหรับสังคม เนื่องจากสารพิษของพวกมันอาจเป็นอันตรายต่อสัตว์^{[ 34 ]}การแพร่กระจายอย่างรุนแรงยังสามารถทำให้ปริมาณออกซิเจนในน้ำลดลงและลดการส่องผ่านของแสงแดดและทัศนวิสัย ทำให้พฤติกรรมการกินอาหารและการผสมพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่ต้องพึ่งพาแสงลดลง^{[ 132 ]}

ดังแสดงในแผนภาพด้านขวา แบคทีเรียสามารถอยู่ในสถานะแขวนลอยได้ในรูปของเซลล์แต่ละเซลล์ เกาะติดกันเป็นก้อนบนพื้นผิวเพื่อสร้างไบโอฟิล์ม ตกตะกอนแบบพาสซีฟ หรือจับตัวเป็นก้อนเพื่อก่อตัวเป็นกลุ่มแขวนลอย ไซยาโนแบคทีเรียสามารถผลิตพอลิแซ็กคาไรด์ ที่มีซัลเฟต (หมอกสีเหลืองล้อมรอบกลุ่มเซลล์) ซึ่งช่วยให้พวกมันก่อตัวเป็นกลุ่มลอยน้ำได้ ในปี 2021 Maeda และคณะค้นพบว่าออกซิเจนที่ผลิตโดยไซยาโนแบคทีเรียจะถูกกักอยู่ในเครือข่ายของพอลิแซ็กคาไรด์และเซลล์ ทำให้จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถก่อตัวเป็นกลุ่มลอยน้ำได้^{[ 134 ]}เชื่อกันว่าเส้นใยโปรตีนเฉพาะที่เรียกว่าพิลิ (แสดงเป็นเส้นที่แผ่ออกมาจากเซลล์) อาจทำหน้าที่เป็นอีกวิธีหนึ่งในการเชื่อมโยงเซลล์เข้าด้วยกันหรือกับพื้นผิว ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิดยังใช้ ถุงก๊าซภายในเซลล์ที่ซับซ้อนเป็นตัวช่วยในการลอยตัว อีกด้วย ^{[ 132 ]}

แผนภาพด้านซ้ายด้านบนแสดงแบบจำลองที่เสนอเกี่ยวกับการกระจายตัวของจุลินทรีย์ การจัดระเบียบเชิงพื้นที่ วัฏจักรคาร์บอนและ ออกซิเจนในกลุ่มก้อนและบริเวณใกล้เคียง (ก) กลุ่มก้อนประกอบด้วยเส้นใยไซยาโนแบคทีเรียและจุลินทรีย์เฮเทอ โทรฟิกที่หนาแน่นกว่า ความแตกต่างเริ่มต้นของความหนาแน่นขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของไซยาโนแบคทีเรียและสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงเวลาสั้นๆ สีน้ำเงินเข้มที่อยู่นอกกลุ่มก้อนแสดงถึงความเข้มข้นของออกซิเจนที่สูงกว่าในบริเวณใกล้เคียงกลุ่มก้อน สภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนจะเพิ่มความถี่ในการเคลื่อนที่กลับของเส้นใยใดๆ ที่เริ่มออกจากกลุ่มก้อน ซึ่งจะช่วยลดการเคลื่อนย้ายสุทธิออกจากกลุ่มก้อน ทำให้กลุ่มก้อนเริ่มต้นคงอยู่ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ (ข) การเชื่อมโยงเชิงพื้นที่ระหว่างการสังเคราะห์แสงและการหายใจในกลุ่มก้อน ออกซิเจนที่ผลิตโดยไซยาโนแบคทีเรียจะแพร่กระจายไปยังตัวกลางด้านบนหรือใช้สำหรับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนคาร์บอนอนินทรีย์ที่ละลายน้ำ (DIC) จะแพร่กระจายเข้าสู่กลุ่มก้อนจากตัวกลางด้านบนและยังถูกผลิตขึ้นภายในกลุ่มก้อนโดยการหายใจ ในสารละลายที่มีออกซิเจน ความเข้มข้นของ O2 สูงลดประสิทธิภาพของการตรึง CO2 ส่งผลให้มีการขับไกลโคเลตออกมา ภายใต้สภาวะเหล่านี้ การรวมกลุ่มกันอาจเป็นประโยชน์ต่อไซยาโนแบคทีเรียหากกระตุ้นการกักเก็บคาร์บอนและการดูดซึมคาร์บอนอนินทรีย์โดยไซยาโนแบคทีเรียภายในกลุ่ม ผลกระทบนี้ดูเหมือนจะส่งเสริมการสะสมของคาร์บอนอินทรีย์ที่เป็นอนุภาค (เซลล์ เปลือก และสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิก) ในกลุ่ม^{[ 135 ]}

ยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใดและอย่างไรไซยาโนแบคทีเรียจึงรวมตัวกันเป็นชุมชน การรวมตัวกันจะต้องเบี่ยงเบนทรัพยากรออกจากธุรกิจหลักในการสร้างไซยาโนแบคทีเรียเพิ่มขึ้น เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วเกี่ยวข้องกับการผลิตวัสดุนอกเซลล์จำนวนมาก นอกจากนี้ เซลล์ที่อยู่ตรงกลางของกลุ่มที่หนาแน่นยังอาจประสบปัญหาทั้งการบังแสงและการขาดแคลนสารอาหาร^{[ 136 ] [ 137 ]}ดังนั้น ชีวิตแบบรวมกลุ่มนี้จึงมีข้อดีอย่างไรสำหรับไซยาโนแบคทีเรีย? ^{[ 132 ]}

ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวิธีที่ไซยาโนแบคทีเรียก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนได้มาจากการศึกษาในปี 2021 เกี่ยวกับไซยาโนแบคทีเรียSynechocystis ไซยาโนแบคทีเรีย เหล่านี้ใช้ชุดยีนที่ควบคุมการผลิตและการส่งออกโพลีแซ็กคาไร ด์ที่มีซัลเฟต ซึ่งเป็นสายโซ่ของโมเลกุลน้ำตาลที่ดัดแปลงด้วย กลุ่ม ซัลเฟตซึ่งมักพบในสาหร่ายทะเลและเนื้อเยื่อสัตว์ แบคทีเรียหลายชนิดสร้างโพลีแซ็กคาไรด์นอกเซลล์ แต่โพลีแซ็กคาไรด์ที่มีซัลเฟตนั้นพบได้เฉพาะในไซยาโนแบคทีเรียเท่านั้น ในSynechocystisโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีซัลเฟตเหล่านี้ช่วยให้ไซยาโนแบคทีเรียก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนที่ลอยตัวได้โดยการดักจับฟองออกซิเจนในใยเมือกของเซลล์และโพลีแซ็กคาไรด์^{[ 134 ] [ 132 ]}

การศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับSynechocystisแสดงให้เห็นว่าพิลิชนิด IVซึ่งตกแต่งพื้นผิวของไซยาโนแบคทีเรีย มีบทบาทในการก่อตัวของกลุ่มสาหร่ายเช่นกัน^{[ 139 ] [ 136 ]}เส้นใยโปรตีนที่หดได้และยึดเกาะเหล่านี้มีความสำคัญต่อการเคลื่อนที่ การยึดเกาะกับพื้นผิว และการดูดซับ DNA ^{[ 140 ]}การก่อตัวของกลุ่มสาหร่ายอาจต้องอาศัยทั้งพิลิชนิด IV และ Synechan – ตัวอย่างเช่น พิลิอาจช่วยส่งออกพอลิแซ็กคาไรด์ออกนอกเซลล์ อันที่จริง กิจกรรมของเส้นใยโปรตีนเหล่านี้อาจเชื่อมโยงกับการผลิตพอลิแซ็กคาไรด์นอกเซลล์ในไซยาโนแบคทีเรียแบบเส้นใย^{[ 141 ]}คำตอบที่ชัดเจนกว่าคือ พิลิช่วยสร้างกลุ่มโดยการเชื่อมเซลล์เข้าด้วยกันหรือกับพอลิแซ็กคาไรด์นอกเซลล์ เช่นเดียวกับแบคทีเรียชนิดอื่นๆ^{[ 142 ]}ส่วนประกอบบางอย่างของพิลิอาจช่วยให้ไซยาโนแบคทีเรียจากสายพันธุ์เดียวกันจดจำกันและกันและสร้างการติดต่อเบื้องต้น ซึ่งต่อมาจะคงเสถียรภาพโดยการสร้างมวลของพอลิแซ็กคาไรด์นอกเซลล์^{[ 132 ]}

กลไกการลอยตัวของฟองอากาศที่ระบุโดย Maeda et al. เป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ที่รู้จักกันดีหลายอย่างที่ช่วยให้ไซยาโนแบคทีเรียควบคุมการลอยตัวได้ เช่น การใช้ถุงแก๊สหรือการสะสมคาร์โบไฮเดรตเป็นตัวถ่วงน้ำหนัก^{[ 143 ]}พิลีชนิด IV เพียงอย่างเดียวก็สามารถควบคุมตำแหน่งของไซยาโนแบคทีเรียในทะเลในคอลัมน์น้ำได้โดยการควบคุมแรงต้านหนืด^{[ 144 ]}โพลีแซคคาไรด์นอกเซลล์ดูเหมือนจะเป็นทรัพย์สินอเนกประสงค์สำหรับไซยาโนแบคทีเรีย ตั้งแต่อุปกรณ์ลอยตัวไปจนถึงการเก็บอาหาร กลไกการป้องกัน และตัวช่วยในการเคลื่อนที่^{[ 141 ] [ 132 ]}

หนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดในการกำหนดสรีรวิทยาเชิงนิเวศของไซยาโนแบคทีเรียคือการตายของเซลล์หลักฐานสนับสนุนการมีอยู่ของการตายของเซลล์ที่ควบคุมได้ในไซยาโนแบคทีเรีย และมีการอธิบายรูปแบบต่างๆ ของการตายของเซลล์ว่าเป็นปฏิกิริยาตอบสนองต่อความเครียดทางชีวภาพและทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม การวิจัยเกี่ยวกับการตายของเซลล์ในไซยาโนแบคทีเรียเป็นสาขาที่ค่อนข้างใหม่ และความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกพื้นฐานและเครื่องจักรโมเลกุลที่รองรับกระบวนการพื้นฐานนี้ยังคงคลุมเครืออยู่มาก^{[ 27 ]}อย่างไรก็ตาม รายงานเกี่ยวกับการตายของเซลล์ของไซยาโนแบคทีเรียในทะเลและน้ำจืดบ่งชี้ว่ากระบวนการนี้มีนัยสำคัญต่อระบบนิเวศของชุมชนจุลินทรีย์^{[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]}มีการสังเกตรูปแบบต่างๆ ของการตายของเซลล์ในไซยาโนแบคทีเรียภายใต้สภาวะที่เครียดหลายประการ^{[ 149 ] [ 150 ]}และมีการเสนอแนะว่าการตายของเซลล์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการพัฒนา เช่น การ สร้างความแตกต่างของ อะคิเนตและเฮเทอโรซิสต์ตลอดจนกลยุทธ์ในการอยู่รอดของประชากร^{[ 150 ] [ 151 ] [ 152 ] [ 50 ] [ 27 ]}

การตายของเซลล์ตามโปรแกรมและไมโครซิสติน

แบบจำลองเชิงแนวคิดสมมติฐานเชื่อมโยงการตายของเซลล์ตามโปรแกรมและบทบาทของไมโครซิสตินในMicrocystis (1) ตัวกระตุ้นความเครียดภายนอกเซลล์ (เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต) ส่งผลต่อเซลล์ (2) ความเครียดออกซิเดชันภายในเซลล์เพิ่มขึ้น ปริมาณ ออกซิเจนที่ว่องไวภายในเซลล์เกินกว่าความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของเซลล์ (ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากระบบเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส , คาตาเลสและกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิ เดส ) และทำให้เกิดความเสียหายระดับโมเลกุล (3) ความเสียหายดังกล่าวจะกระตุ้น กิจกรรมคล้าย แคสเปสและ ทำให้เกิดการตายแบบ อะพอพโทซิสในขณะเดียวกัน ไมโครซิสตินภายในเซลล์จะเริ่มถูกปล่อยออกมาสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกเซลล์ (4) ไมโครซิสตินภายนอกเซลล์ถูกปล่อยออกมาจาก เซลล์ ไมโครซิสติส ที่ตายแล้วเป็นจำนวนมาก (5) พวกมันออกฤทธิ์ต่อ เซลล์ ไมโครซิสติส ที่เหลืออยู่ และมีบทบาทภายนอกเซลล์ ตัวอย่างเช่น ไมโครซิสตินภายนอกเซลล์สามารถเพิ่มการผลิตพอลิแซ็กคาไรด์ ภายนอก เซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโคโลนี ในที่สุด รูปแบบโคโลนีจะช่วยเพิ่มการอยู่รอดของเซลล์ที่เหลืออยู่ภายใต้สภาวะที่เครียด[ 150 ]

ภาพถ่ายอิเล็กตรอนไมโครสโคปของไมโอไวรัสProchlorococcusที่ย้อมสีแบบลบ

โครงสร้างทั่วไปของไมโอไวรัส

ไซยาโนเฟจเป็นไวรัสที่ติดเชื้อไซยาโนแบคทีเรีย ไซยาโนเฟจสามารถพบได้ทั้งในน้ำจืดและน้ำทะเล^{[ 153 ]}ไซยาโนเฟจในน้ำทะเลและน้ำจืดมี หัว ทรงยี่สิบหน้าซึ่งมีดีเอ็นเอสองสายที่เชื่อมต่อกับหางโดยโปรตีนเชื่อมต่อ^{[ 154 ]}ขนาดของหัวและหางแตกต่างกันไปในแต่ละชนิดของไซยาโนเฟจ ไซยาโนเฟจเช่นเดียวกับแบคทีริโอเฟจ อื่นๆ อาศัยการเคลื่อนที่แบบบราวน์เพื่อชนกับแบคทีเรีย จากนั้นใช้โปรตีนที่จับกับตัวรับเพื่อจดจำโปรตีนบนพื้นผิวเซลล์ ซึ่งนำไปสู่การยึดเกาะ ไวรัสที่มีหางหดตัวจะอาศัยตัวรับที่พบในหางเพื่อจดจำโปรตีนที่มีการอนุรักษ์สูงบนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้าน^{[ 155 ]}

ไซยาโนฟาจติดเชื้อไซยาโนแบคทีเรียหลากหลายชนิดและเป็นตัวควบคุมที่สำคัญของประชากรไซยาโนแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมทางน้ำ และอาจช่วยป้องกันการแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรียในระบบนิเวศน้ำจืดและน้ำทะเล การแพร่กระจายเหล่านี้อาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์อื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ทะเลสาบน้ำ จืดที่มีสารอาหารสูง การติดเชื้อไวรัสเหล่านี้แพร่หลายมากในเซลล์ของSynechococcus spp. ในสภาพแวดล้อมทางทะเล ซึ่งมีรายงานว่าเซลล์ของไซยาโนแบคทีเรียในทะเลมากถึง 5% มีอนุภาคฟาจที่เจริญเต็มที่^{[ 156 ]}

ไซยาโนเฟจตัวแรกLPP-1ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2506 ^{[ 157 ]}ไซยาโนเฟจถูกจัดอยู่ในกลุ่มแบคทีริโอเฟจ ได้แก่ วงศ์ Myoviridae (เช่นAS-1 , N-1 ), วงศ์ Podoviridae (เช่น LPP-1) และวงศ์ Siphoviridae (เช่นS-1 ) ^{[ 157 ]}

สโตรมาโตไลต์เป็นโครงสร้างสะสม ทางชีวเคมีแบบเป็นชั้น ที่เกิดขึ้นในน้ำตื้นโดยการดักจับ ยึดเกาะ และเชื่อมประสานเม็ดตะกอนด้วยไบโอฟิล์ม ( แผ่นจุลินทรีย์ ) ของจุลินทรีย์โดยเฉพาะไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 179 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียน่าจะวิวัฒนาการครั้งแรกในสภาพแวดล้อมน้ำจืด^{[ 6 ]}ในช่วงยุคพรีแคมเบรียน ชุมชนสโตรมาโตไลต์ของจุลินทรีย์เติบโตในสภาพแวดล้อมทางทะเลและนอกทะเลส่วนใหญ่ในเขตโฟติกหลังจากการระเบิดของสัตว์ทะเลในยุคแคมเบรียน การกินพืชบนแผ่นสโตรมาโตไลต์โดยสัตว์กินพืชทำให้การเกิดของสโตรมาโตไลต์ในสภาพแวดล้อมทางทะเลลดลงอย่างมาก ตั้งแต่นั้นมา พวกมันจึงพบได้ส่วนใหญ่ในสภาพที่มีความเค็มสูงซึ่งสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่กินพืชไม่สามารถอาศัยอยู่ได้ (เช่นอ่าวชาร์ครัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย) สโตรมาโตไลต์ให้บันทึกโบราณของสิ่งมีชีวิตบนโลกโดยซากดึกดำบรรพ์ที่มีอายุย้อนไปถึง 3.5 พันล้านปีก่อน^{[ 180 ]}หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดที่ไม่มีข้อโต้แย้งเกี่ยวกับไซยาโนแบคทีเรียมีอายุย้อนไปถึง 2.1 พันล้านปีก่อน แต่มีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ว่ามีอายุย้อนไปถึง 2.7 พันล้านปีก่อน^{[ 29 ]}ไซยาโนแบคทีเรียอาจเกิดขึ้นเมื่อ 3.5 พันล้านปีก่อนเช่นกัน^{[ 181 ]}ความเข้มข้นของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศยังคงอยู่ที่ประมาณหรือต่ำกว่า 0.001% ของระดับปัจจุบันจนกระทั่ง 2.4 พันล้านปีก่อน ( เหตุการณ์ออกซิเจนเพิ่มขึ้นครั้งใหญ่ ) ^{[ 182 ]} การเพิ่มขึ้นของออกซิเจนอาจทำให้ความเข้มข้นของ มีเทนในชั้นบรรยากาศลดลงและกระตุ้นให้เกิดยุคน้ำแข็งฮูโรเนียนในช่วงประมาณ 2.4 ถึง 2.1 พันล้านปีก่อน ด้วยวิธีนี้ ไซยาโนแบคทีเรียอาจฆ่าแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ ส่วนใหญ่ในยุคนั้น^{[ 183 ]}

ออนโคไลต์เป็นโครงสร้างตะกอนที่ประกอบด้วยออนคอยด์ ซึ่งเป็นโครงสร้างแบบชั้นที่เกิดจากการเจริญเติบโตของไซยาโนแบคทีเรีย ออนโคไลต์คล้ายกับสโตรมาโตไลต์ แต่แทนที่จะก่อตัวเป็นเสา พวกมันจะก่อตัวเป็นโครงสร้างทรงกลมโดยประมาณที่ไม่ยึดติดกับพื้นผิวด้านล่างขณะที่ก่อตัว^{[ 184 ]}ออนคอยด์มักจะก่อตัวรอบแกนกลาง เช่น เศษเปลือกหอย^{[ 185 ]}และ โครงสร้าง แคลเซียมคาร์บอเนตจะถูกสะสมโดยจุลินทรีย์ ที่เกาะติด ออนโคไลต์เป็นตัวบ่งชี้ของน้ำอุ่นในเขตที่มีแสงส่องถึงแต่ก็พบได้ในสภาพแวดล้อมน้ำจืดในปัจจุบันเช่นกัน^{[ 186 ]}  โครงสร้างเหล่านี้ มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 10 ซม.

แผนการจำแนกประเภทฟอสซิลไซยาโนแบคทีเรียแบบเดิมแบ่งฟอสซิลเหล่านี้ออกเป็นพอโรสโทรมาตาและสปองจิโอสโตรมาตาปัจจุบันสิ่งเหล่านี้ได้รับการยอมรับว่าเป็นกลุ่มอนุกรมวิธานตามรูปแบบและถือว่าล้าสมัยทางอนุกรมวิธานแล้ว อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนบางคนได้สนับสนุนให้คงคำศัพท์เหล่านี้ไว้ในเชิงไม่เป็นทางการเพื่ออธิบายรูปแบบและโครงสร้างของฟอสซิลแบคทีเรีย^{[ 187 ]}

• 
  สโตรมาโตไลต์ที่หลงเหลืออยู่จากไซยาโนแบคทีเรียเป็นฟอสซิลสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักบนโลก ฟอสซิลนี้มีอายุหนึ่งพันล้านปี
• 
  หินปูนออนโคไลติก เกิดจากชั้นแคลเซียมคาร์บอเนตที่ตกตะกอนโดยไซยาโนแบคทีเรียเรียงซ้อนกันหลายชั้น
• 
  หินออนโคไลต์จาก อุกกาบาตอะลา โมในยุคดีโวเนียน ตอนปลาย ในรัฐเนวาดา
• 
  ซากไซยาโนแบคทีเรียของไมโครฟอสซิล ท่อวงแหวน Oscillatoriopsis longa ^{[ 188 ]}แถบมาตราส่วน: 100 μm

การสังเคราะห์แสงแบบใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว (ในไซยาโนแบคทีเรียโปรคาริโอต) และยูคาริโอตที่ สังเคราะห์แสงได้ทั้งหมด (รวมถึงพืชและสาหร่าย ทั้งหมด ) ได้รับความสามารถนี้มาจากเอนโดซิมไบโอซิสกับไซยาโนแบคทีเรียหรือ โฮสต์ เอนโดซิมไบ โอนต์ของพวกมัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ออกซิเจนทั้งหมดที่ทำให้บรรยากาศสามารถหายใจได้สำหรับสิ่งมีชีวิตแบบใช้ออกซิเจนนั้นมาจากไซยาโนแบคทีเรียหรือลูกหลานพลาสติด ของพวกมันแต่เดิม ^{[ 189 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียยังคงเป็นผู้ผลิตขั้นต้น หลัก ตลอดช่วงครึ่งหลังของ ยุค อาร์เคียนและส่วนใหญ่ของยุคโปรเทโรโซอิกส่วนหนึ่งเป็นเพราะโครงสร้างรีดอกซ์ของมหาสมุทรเอื้อต่อโฟโตออโตโทรฟที่สามารถตรึงไนโตรเจน ได้ อย่างไรก็ตาม มีการโต้แย้งว่าประชากรของพวกมันมีความผันแปรอย่างมากตลอดยุคนี้^{[ 13 ] [ 190 ] [ 191 ]}อาร์คีพลาสติดเช่นสาหร่ายสีเขียวและ สีแดง ในที่สุดก็แซงหน้าไซยาโนแบคทีเรียในฐานะผู้ผลิตขั้นต้นหลักบนไหล่ทวีปใกล้สิ้นสุดยุคนีโอโปรเทโรโซอิก แต่เฉพาะกับ การแพร่กระจายของโฟโตออโตโทรฟรอง เช่นไดโนแฟลเจล เลต คอคโคลิโทฟ อริด และไดอะตอม ในยุคมีโซ โซอิก (251–65 ล้านปี) เท่านั้นที่การผลิตขั้นต้นในน้ำทะเลบริเวณไหล่ทวีปมีรูปแบบที่ทันสมัย ไซยาโนแบคทีเรียยังคงมีความสำคัญต่อระบบนิเวศทางทะเลในฐานะผู้ผลิตขั้นต้นในกระแสน้ำวนในมหาสมุทร ในฐานะตัวแทนของการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ และในรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงไป ในฐานะพลาสติดของสาหร่ายทะเล^{[ 192 ]}

คลอโรพลาสต์ปฐมภูมิเป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่พบในยูคาริโอต บาง สายพันธุ์ ซึ่งมีความเชี่ยวชาญในการสังเคราะห์แสง เชื่อกันว่าวิวัฒนาการมาจาก ไซยา โนแบคทีเรียแบบเอนโดซิมไบ โอติก ^{[ 193 ] [ 194 ]}หลังจากมีการถกเถียงกันมาหลายปี^{[ 195 ]}ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่ายูคาริโอตแบบเอนโดซิมไบโอติกปฐมภูมิสามกลุ่มหลัก (เช่นพืชสีเขียวสาหร่ายสีแดงและกลอโคไฟต์ ) รวมกันเป็น กลุ่มโมโนฟิเลติกขนาดใหญ่กลุ่มเดียวที่เรียกว่าอาร์เคพลาสติดาซึ่งวิวัฒนาการมาจากการเกิดเอนโดซิมไบโอติกเพียงครั้งเดียว^{[ 196 ] [ 197 ] [ 198 ] [ 199 ]}

ความ คล้ายคลึงกัน ทางสัณฐานวิทยาของคลอโรพลาสต์และไซยาโนแบคทีเรียได้รับการรายงานครั้งแรกโดยนักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมันAndreas Franz Wilhelm Schimperในศตวรรษที่ 19 ^{[ 200 ]}คลอโรพลาสต์พบได้เฉพาะในพืชและสาหร่าย [ ^{201 ]}ซึ่งปูทางให้นักชีววิทยาชาวรัสเซียKonstantin Mereschkowskiเสนอในปี 1905 ว่าพลาสติดมีต้นกำเนิดแบบพึ่งพาอาศัยกัน^{[ 202 ] Lynn} Margulisนำสมมติฐานนี้กลับมาพิจารณาอีกครั้งในอีกกว่า 60 ปีต่อมา^{[ 203 ] แต่แนวคิดนี้ยังไม่ได้รับการยอมรับ อย่าง}เต็มที่จนกระทั่งข้อมูลเพิ่มเติมเริ่มสะสม ต้นกำเนิดของพลาสติดจากไซยาโนแบคทีเรียได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิวัฒนาการ [ ^{204 ] [ 196 ] [ 199 ]}จีโนมิกส์^{[ 205 ]}ชีวเคมี^{[ 206 ] [ 207 ]}และโครงสร้างต่างๆ^{[ 208 ]}คำอธิบายเกี่ยวกับเหตุการณ์เอนโดซิมไบโอซิสหลักที่เป็นอิสระและเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ระหว่างไซยาโนแบคทีเรียและสายพันธุ์ยูคาริโอตที่แยกจากกัน ( ไรซาเรียนPaulinella chromatophora ) ยังให้ความน่าเชื่อถือแก่ต้นกำเนิดเอนโดซิมไบโอซิสของพลาสติดอีกด้วย^{[ 209 ]}

คลอโรพลาสต์ของกลอโคไฟต์มี ชั้น เพปติโดไกลแคนซึ่งเป็นหลักฐานที่บ่งชี้ว่าพวกมันมีต้นกำเนิดแบบเอนโดซิมไบโอติกจากไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 210 ]}

เซลล์พืชที่มีคลอโรพลาสต์ให้เห็น (จากมอสชนิดหนึ่งPlagiomnium affine )

นอกเหนือจากเอนโดซิมไบโอซิสหลักนี้แล้ว สายพันธุ์ยูคาริโอตจำนวนมากยังตกอยู่ภายใต้เหตุการณ์เอนโดซิมไบโอซิสรองหรือแม้แต่ ขั้นที่สาม นั่นคือการกลืนกินแบบ " คล้าย ตุ๊กตามาทริโอชก้า " โดยยูคาริโอตหนึ่งกับยูคาริโอตอีกตัวที่มีพลาสติด^{[ 211 ] [ 193 ]}

คลอโรพลาสต์มีลักษณะคล้ายคลึงกับไซยาโนแบคทีเรียหลายประการ รวมถึงโครโมโซม วงกลม ไร โบโซมชนิดโปรคาริโอตและโปรตีนที่คล้ายคลึงกันในศูนย์ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสง^{[ 212 ] [ 213 ]}ทฤษฎีเอนโดซิมไบโอติกชี้ให้เห็นว่าแบคทีเรียสังเคราะห์แสงถูกรับมา (โดยเอนโดไซโทซิส ) โดย เซลล์ ยูคาริโอต ยุคแรก เพื่อสร้าง เซลล์ พืช เซลล์แรก ดังนั้น คลอโรพลาสต์อาจเป็นแบคทีเรียสังเคราะห์แสงที่ปรับตัวให้เข้ากับการดำรงชีวิตภายในเซลล์พืช เช่นเดียวกับไมโทคอนเดรียคลอโรพลาสต์ยังคงมี DNA ของตัวเองแยกจากDNA ในนิวเคลียสของเซลล์พืชเจ้าบ้าน และยีนใน DNA ของคลอโรพลาสต์นี้คล้ายกับยีนในไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 214 ]} DNA ในคลอโรพลาสต์เข้ารหัส โปรตีน รีดอกซ์ เช่น ศูนย์ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสงสมมติฐาน CoRRเสนอว่าการอยู่ร่วมกันนี้จำเป็นสำหรับการควบคุมรีดอกซ์

ไซยาโนแบคทีเรียได้เปลี่ยนแปลงธรณีเคมีของโลกไปอย่างสิ้นเชิง^{[ 218 ] [ 215 ]}หลักฐานทางธรณีเคมีหลายประการสนับสนุนการเกิดช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมโลกอย่างลึกซึ้งในช่วงต้นและปลายยุคโปรเทโรโซอิก (2,500–542 ล้านปีก่อน) ^{[ 219 ] [ 220 ] [ 221 ]}แม้ว่าจะเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าการมีอยู่ของออกซิเจนโมเลกุลในบันทึกฟอสซิลยุคแรกเป็นผลมาจากกิจกรรมของไซยาโนแบคทีเรีย แต่ก็ยังไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของไซยาโนแบคทีเรีย (เช่น ความชอบถิ่นที่อยู่) ว่ามีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในวัฏจักรทางชีวธรณีเคมีตลอดประวัติศาสตร์ของโลกได้อย่างไร หลักฐานทางธรณีเคมีบ่งชี้ว่ามีการเพิ่มขึ้นขั้นแรกของปริมาณออกซิเจนบนพื้นผิวโลก ซึ่งรู้จักกันในชื่อเหตุการณ์ออกซิเดชันครั้งใหญ่ (GOE) ในช่วงต้น ยุคพาลีโอโปรเทโรโซอิก (2,500–1,600 ล้านปี ก่อน) ^{[ 218 ] [ 215 ]}การเพิ่มขึ้นของระดับออกซิเจนครั้งที่สองแต่สูงกว่ามาก ซึ่งรู้จักกันในชื่อเหตุการณ์การเพิ่มขึ้นของออกซิเจนในยุคนีโอโปรเทโรโซอิก (NOE) ^{[ 220 ] [ 85 ] [ 222 ]}เกิดขึ้นในช่วงประมาณ 800 ถึง 500 ล้านปีก่อน^{[ 221 ] [ 223 ]} ข้อมูลไอโซโทป โครเมียมล่าสุดชี้ให้เห็นถึงระดับออกซิเจนในบรรยากาศที่ต่ำบนพื้นผิวโลกในช่วงกลางยุคโปรเทโรโซอิก^{[ 219 ]}ซึ่งสอดคล้องกับการวิวัฒนาการที่ล่าช้าของไซยาโนแบคทีเรียแพลงก์ตอนในทะเลในช่วงยุคไครโอเจเนียน [ ^{224 ] หลักฐาน}ทั้งสองประเภทนี้ช่วยอธิบายการเกิดขึ้นและการกระจายตัวของสัตว์ที่ล่าช้า^{[ 225 ] [ 45 ]}

การทำความเข้าใจวิวัฒนาการของไซยาโนแบคทีเรียแพลงก์ตอนมีความสำคัญ เนื่องจากต้นกำเนิดของพวกมันได้เปลี่ยนแปลง วัฏจักร ไนโตรเจนและคาร์บอน อย่างพื้นฐาน ในช่วงปลายยุคพรีแคมเบรียน [ ^{223 ] อย่างไรก็ตาม}ยังไม่ชัดเจนว่าเหตุการณ์วิวัฒนาการใดที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของไซยาโนแบคทีเรียแพลงก์ตอนในมหาสมุทรเปิด และเหตุการณ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับหลักฐานทางธรณีเคมีในช่วงยุคพรีแคมเบรียนอย่างไร^{[ 220 ]}จนถึงขณะนี้ ดูเหมือนว่าธรณีเคมีของมหาสมุทร (เช่น สภาวะ ยูซินิกในช่วงต้นถึงกลางยุคโปรเทโรโซอิก) ^{[ 220 ] [ 222 ] [ 226 ]}และความพร้อมของสารอาหาร^{[ 227 ]}น่าจะมีส่วนทำให้เกิดความล่าช้าในการกระจายตัวและการตั้งถิ่นฐานอย่างกว้างขวางในสภาพแวดล้อมมหาสมุทรเปิดโดยไซยาโนแบคทีเรียแพลงก์ตอนในช่วงยุคนีโอโปรเทโรโซอิก^{[ 223 ] [ 45 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียเผชิญกับความท้าทายจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมและอนุมูลอิสระออกซิเจนที่ เกิดขึ้นภายใน ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายต่อ DNAไซยาโนแบคทีเรียมีจีนซ่อมแซม DNA จำนวนมาก ที่คล้ายกับE. coli ^{[ 232 ]}จีน ซ่อมแซม DNA หลายตัวได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงในไซยาโนแบคทีเรีย แม้แต่ในจีโนม ขนาดเล็ก ซึ่งบ่งชี้ว่ากระบวนการซ่อมแซม DNA หลัก เช่นการซ่อมแซมแบบรีคอมบิเนชันการซ่อมแซมแบบตัดนิวคลีโอไทด์และการซ่อมแซม DNA ที่ไม่ตรงกันแบบเมทิลเป็นเรื่องปกติในหมู่ไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 232 ]}

ในอดีต แบคทีเรียถูกจัดประเภทเป็นพืชเป็นครั้งแรก โดยประกอบเป็นชั้น Schizomycetes ซึ่งรวมกับ Schizophyceae (สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน/ไซยาโนแบคทีเรีย) ก่อให้เกิดไฟลัม Schizophyta ^{[ 233 ]}จากนั้นในไฟลัมMoneraในอาณาจักรProtistaโดยHaeckelในปี 1866 ซึ่งประกอบด้วยProtogens, Protamaeba, Vampyrella, ProtomonaeและVibrioแต่ไม่ รวม Nostocและไซยาโนแบคทีเรียอื่นๆ ซึ่งถูกจัดประเภทไว้กับสาหร่าย^{[ 234 ]} ต่อ มาChatton ^ได้จัดประเภทใหม่เป็นProkaryotes ^[ 235 ^]

ไซยาโนแบคทีเรียได้รับการจำแนกตามลักษณะทางสัณฐานวิทยาแบบดั้งเดิมเป็นห้าส่วน โดยใช้ตัวเลข I–V สามส่วนแรก ได้แก่Chroococcales , PleurocapsalesและOscillatorialesไม่ได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาทางวิวัฒนาการ ส่วนสองส่วนหลัง ได้แก่NostocalesและStigonematalesเป็นกลุ่มโมโนฟิเลติก และประกอบกันเป็นไซยาโนแบคทีเรียที่มีเฮเทอโรซิสต์^{[ 236 ] [ 237 ]}

สมาชิกของ Chroococales เป็นเซลล์เดียวและมักรวมตัวกันเป็นโคโลนี เกณฑ์การจำแนกทางอนุกรมวิธานแบบดั้งเดิมคือรูปร่างของเซลล์และระนาบของการแบ่งเซลล์ ใน Pleurocapsales เซลล์มีความสามารถในการสร้างสปอร์ภายใน (baeocytes) ส่วนที่เหลือของส่วนต่างๆ ประกอบด้วยสปีชีส์ที่เป็นเส้นใย ใน Oscillatoriales เซลล์จะเรียงตัวเป็นแถวเดียวและไม่สร้างเซลล์เฉพาะ (akinetes และ heterocysts) ^{[ 238 ]}ใน Nostocales และ Stigonematales เซลล์มีความสามารถในการพัฒนา heterocysts ภายใต้เงื่อนไขบางประการ Stigonematales แตกต่างจาก Nostocales ตรงที่ประกอบด้วยสปีชีส์ที่มี trichomes ที่แตกแขนงอย่างแท้จริง^{[ 236 ]}

ก่อนหน้านี้ แบคทีเรียบางชนิด เช่นBeggiatoaถูกคิดว่าเป็นไซยาโนแบคทีเรียที่ไม่มีสี^{[ 239 ]}

เช่นเดียวกับแบคทีเรียชนิดอื่นๆ การจำแนกอนุกรมวิธานของไซยาโนแบคทีเรียแบบดั้งเดิมนั้นอาศัยสัณฐานวิทยา แตกต่างจากProkaryotic Codeซึ่งกำหนดจุดเริ่มต้นของการตั้งชื่อไว้ที่ปี 1980 Botanical Code ( International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants [ICNafp] ซึ่งใช้สำหรับการตีพิมพ์อนุกรมวิธานของไซยาโนแบคทีเรียส่วนใหญ่) ใช้จุดเริ่มต้นที่เก่ากว่ามากคือปี 1753 ทำให้มีรายชื่อชื่อที่ถูกต้องตามกฎหมายยาวกว่ามาก นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องเก็บรักษาวัฒนธรรมที่มีชีวิต แต่ใช้ ตัวอย่าง พืชแห้งในพิพิธภัณฑ์ พืชแทน ซึ่งทำให้การครอบคลุมของ วิวัฒนาการระดับโมเลกุล ไปถึงแต่ละชนิด ช้าลงเล็กน้อยการรวบรวมข้อมูลระดับโมเลกุลที่มีจำกัด (แต่กำลังเพิ่มขึ้น) ได้ระบุความไม่สอดคล้องกันมากมายระหว่างการจำแนกตามสัณฐานวิทยาและประวัติศาสตร์ธรรมชาติของอนุกรมวิธาน นำไปสู่การปรับปรุงอนุกรมวิธานหลายครั้ง^{[ 240 ]}การปรับปรุงอนุกรมวิธานที่ถูกต้องตามกฎหมายสองครั้งล่าสุด ได้แก่ แนวทาง "โพลีเฟสิก" (ส่วนใหญ่ใช้ 16S เสริมด้วยสัณฐานวิทยา) ของ Komarek et al. (2014) และแนวทาง "ฟิโลจีโนมิกและโพลีเฟสิก" (ส่วนใหญ่คือ 16S ที่ปลูกถ่ายลงบนโครงสร้างฟิโลจีโนมิก) ของ Strunecký et al. (2023) ^{[ 241 ]}

อนุกรมวิธานที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบัน ณ ปี 2025 อ้างอิงจากศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (NCBI) ^{[ 247 ]}แหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือกว่า ได้แก่รายชื่อชื่อโปรคาริโอตที่มีสถานะในระบบการตั้งชื่อ (LPSN) ^{[ 248 ]}และAlgaeBaseบทสรุปปี 2023 โดย Strunecký et al. ก็มีประโยชน์เช่นกัน^{[ 249 ]}

• ชั้นไซยาโนไฟ ซี (Cyanophyceae)
  • สั่งซื้อAcaryochloridales Miyashita และคณะ 2003 ก่อน Strunecký & Mareš 2022 (คำคล้าย "Thermosynechococcales")
    • วงศ์ Thermosynechococcaceae
  • สั่งซื้อAegeococales Strunecký & Mareš 2022
  • อันดับChroococcales (ชื่อพ้องPleurocapsales )
  • อันดับChroococcidiopsidales
  • สั่งซื้อColeofasciculales
  • คำสั่งDesertifilales
  • สั่งซื้อGeitlerinematales Strunecký & Mareš 2022
  • อันดับGloeobacterales
  • อันดับGloeomargaritales Moreira et al. 2016
  • สั่งซื้อโกมอนติเอลลาเลส
  • สั่งซื้อGraniferales
  • สั่งซื้อLeptolyngbyales (คำพ้องความหมาย Phormidesmiales) Strunecký & Mareš 2022
  • สั่งซื้อNodosilineales Strunecký & Mareš 2022
  • อันดับNostocales (ชื่อพ้อง Stigonematales)
  • สั่งซื้อOculatellales (คำพ้องความหมาย Elainellales) Strunecký & Mareš 2022
  • ลำดับออสซิลลาโทเรียเลส
  • สั่งซื้อPelonematales
  • สั่งซื้อProchlorotrichales Strunecký & Mareš 2022 (PCC-9006)
    • วงศ์ Prochlorococcaceae Komárek & Strunecky 2020 {"PCC-6307"}
  • สั่งซื้อSarmaellales
  • สั่งซื้อสไปรูลินาเลส
  • สั่งซื้อSynechococcales Hoffmann, Komárek และ Kastovsky 2005
  • สั่งซื้อPseudanabaenales Hoffmann, Komárek & Kastovsky 2005 nom.nud.
  • สั่งซื้อThermostichales Komárek & Strunecký 2020
• ชั้นVampirovibrionophyceae
  • การสั่งซื้อVampirovibrionales

หมายเหตุ:

1. นักพฤกษศาสตร์และนักแบคทีเรียวิทยาต่างมีความเห็นไม่ตรงกันเกี่ยวกับชื่อและขอบเขตของไฟลัมหรือดิวิชั่นนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักแบคทีเรียวิทยาชอบชื่อ Cyanobacteriota ซึ่งไม่จำเป็นต้องรวมถึง Vampirovibrionophyceae ที่ไม่สังเคราะห์แสง ในขณะที่นักพฤกษศาสตร์ชอบชื่อ Cyanobacteria และการรวม Vampirovibrionophyceae เข้าไปด้วย นักแบคทีเรียวิทยาบางคนเรียก Vampirovibrionophyceae ว่าเป็นไฟลัม Melainabacteria หรือ Melainobacteriota ในแผนภาพเดดโรแกรมด้านล่าง ชื่อทางพฤกษศาสตร์ (ICNafp) จะอยู่เหนือเส้น และชื่อทางแบคทีเรียวิทยา (ICNP) จะอยู่ใต้เส้นหากแตกต่างจากชื่อทางพฤกษศาสตร์ นอกจากนี้ คำพ้องความหมายที่นิยมใช้ในทางแบคทีเรียวิทยาสำหรับ Cyanobacteriota ss คือ Cyanobacteria
2. การค้นพบและการศึกษาเกี่ยวกับสายพันธุ์ที่ไม่สังเคราะห์แสงซึ่งมีความสัมพันธ์กับไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanophyceae) ที่สังเคราะห์แสงได้ตามปกติ ยังคงดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง แนวทางการจัดการกับกลุ่มเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงไปได้
3. โครงสร้างต้นไม้ของ GTDB มีลิงก์ไปยังหน้าเว็บที่ไม่มีอยู่จริงจำนวนมาก เนื่องจาก GTDB กำหนดขอบเขตของระดับอนุกรมวิธานใหม่โดยอิงจากความแตกต่างทางพันธุกรรม สกุลต้นแบบของกลุ่มอนุกรมวิธานที่สร้างขึ้นใหม่เหล่านี้สามารถอนุมานได้จากชื่อ
   • ตัวอย่างเช่น Cyanobacteriales ถูกสร้างขึ้นจากCyanobacterium Rippka & Cohen-Bazire 1983 [ตรวจสอบความถูกต้องในปี 2022] (ICNP ) และรวมถึงสกุลที่สำคัญ เช่นNostoc ^{[ 250 ]}ซึ่งสอดคล้องกับผลรวมของอันดับต่อไปนี้ในอนุกรมวิธานปี 2023: Desertifilales, Geitlerinematales, Oscillatoriales, Spirulinales, Coleofasciculales, Chroococales, Gomontiellales, Chroococcidiopsidales, Nostocales

ตัวอย่างขอบเขตที่แตกต่างกันระหว่างแหล่งข้อมูล:

• LPSN ใช้ Cyanobacteriota sl ที่มีสองคลาส โดยมีคำต่อท้ายคลาสทางพฤกษศาสตร์ว่า -phyceae
• GTDB ใช้ Cyanobacteriota sl ที่มีสามคลาส โดยคลาสที่เพิ่มเข้ามาคือ Sericytochromatia มีการใช้คำต่อท้ายคลาสทางแบคทีเรียวิทยาว่า -ia ดังนั้นจึงได้เป็น Cyanobacteriia และ Vampirovibrionia
• NCBI ใช้ Cyanobacteriota ss นอกจากนี้ กลุ่ม Cyanobacteriota/Melainabacteria ของ NCBI ยังรวมถึง Cyanobacteriota sl, "Margulisiibacteriota" และ " Ca. Adamsella" ด้วย (ใน GTDB นั้น " Ca. Adamsella" อยู่ในกลุ่มย่อย Gastranaerophilales)
• AlgaeBase ใช้ไซยาโนแบคทีเรียที่มีเฉพาะไซยาโนไฟซีเอ^{[ 257 ]}
• Strunecký et al. (2023) ใช้ไซยาโนแบคทีเรียที่มีสองกลุ่มพฤกษศาสตร์^{[ 249 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียเซลล์เดียวSynechocystis sp. PCC6803 เป็นโปรคาริโอตตัวที่สามและสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงตัวแรกที่มีจีโนม ได้รับ การจัดลำดับอย่างสมบูรณ์[ ^{258 ]}ยังคงเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่สำคัญ^{[ 259 ]} Crocosphaera subtropica ATCC 51142 เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบตรึงไนโตรเจน ที่สำคัญ ^{[ 260 ] จีโนม ที่} เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงพบในProchlorococcus spp. (1.7 Mb ) ^{[ 261 ] [ 262 ]}และใหญ่ที่สุดในNostoc punctiforme (9 Mb) ^{[ 152 ]}จีโนมของCalothrix spp . คาดว่ามีขนาด 12–15 Mb ^{[ 263 ]}ซึ่งมีขนาดใหญ่เท่ากับยีสต์

งานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของไซยาโนแบคทีเรียในการนำไซยาโนแบคทีเรียมาใช้ในการผลิตพลังงานหมุนเวียน โดยการเปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้าโดยตรง กระบวนการสังเคราะห์แสง ภายในสามารถเชื่อมโยงกับตัวกลางทางเคมีที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังอิเล็กโทรด ภายนอก ได้^{[ 264 ] [ 265 ]}ในระยะสั้น กำลังมีความพยายามที่จะนำเชื้อเพลิงจากสาหร่ายมา ใช้ในเชิงพาณิชย์ เช่นดีเซลน้ำมันเบนซินและเชื้อเพลิงเครื่องบิน^{[ 72 ] [ 266 ] [ 267 ]}ไซยาโนแบคทีเรียยังได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตเอทานอล^{[ 268 ]}และการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการแสดงออกของยีน CBB หนึ่งหรือสองยีนมากเกินไป ผลผลิตก็จะสูงขึ้นไปอีก^{[ 269 ] [ 270 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียอาจมีความสามารถในการผลิตสารที่อาจใช้เป็นสารต้านการอักเสบและต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรียในมนุษย์ได้ในอนาคต^{[ 271 ]}ผลผลิตน้ำตาลและออกซิเจนจากการสังเคราะห์แสงของไซยาโนแบคทีเรียได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีคุณค่าในการรักษาในหนูที่เป็นโรคหัวใจ^{[ 272 ]}ในขณะที่ไซยาโนแบคทีเรียสามารถผลิตสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิได้ตามธรรมชาติ พวกมันยังสามารถทำหน้าที่เป็นโฮสต์ที่มีประโยชน์สำหรับการผลิตสารเมตาบอไลต์ที่ได้จากพืชได้เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพในระบบชีววิทยาและชีววิทยาสังเคราะห์^{[ 273 ]}

สีน้ำเงินที่สกัดจากสไปรูลิน่าใช้เป็นสีผสมอาหารจากธรรมชาติ^{[ 274 ]}

นักวิจัยจากหน่วยงานอวกาศหลายแห่งโต้แย้งว่าไซยาโนแบคทีเรียสามารถใช้ในการผลิตสินค้าเพื่อการบริโภคของมนุษย์ในสถานีอวกาศที่มีลูกเรือในอนาคตบนดาวอังคารได้ โดยการเปลี่ยนวัสดุที่มีอยู่บนดาวเคราะห์ดวงนี้^{[ 275 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิดขายเป็นอาหาร โดยเฉพาะLimnospira platensis ( สาหร่ายเกลียวทอง ) Aphanizomenon flos-aquae ( Klamath Lake AFA ) และอื่นๆ^{[ 276 ]}

สาหร่ายขนาดเล็กบาง ชนิด มีสารที่มีคุณค่าทางชีวภาพสูง เช่นกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนกรดอะมิโนโปรตีนเม็ดสี สารต้านอนุมูลอิสระวิตามินและแร่ธาตุ^{[ 277 ]}สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่กินได้ช่วยลดการผลิตไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบโดยการยับยั้งวิถี NF-κB ในแมโครฟาจและสเปลโนไซต์^{[ 278 ]} โพลีแซคคาไรด์ซัลเฟตแสดงฤทธิ์ในการปรับภูมิคุ้มกัน ต้านมะเร็ง ต้านลิ่มเลือด ต้านการ แข็งตัวของเลือด ต้านการกลายพันธุ์ ต้านการอักเสบ ต้านจุลชีพ และแม้กระทั่งต้านไวรัส HIVเริมและไวรัสตับอักเสบ^{[ 279 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิดสามารถผลิตสารพิษต่อระบบ ประสาท สารพิษต่อเซลล์ สารพิษต่อแบคทีเรียในลำไส้ และสารพิษต่อตับ (เช่นแบคทีเรียสกุลMicrocystis ที่ผลิต ไมโครซิสติน ) ซึ่งรวมเรียกว่าไซยาโนท็อกซิน

สารพิษเฉพาะ ได้แก่อนาทอกซิน-เอ , กัวนิทอกซิน,อะพลิเซียทอกซิน , ไซยาโนเปปโทลิน, ไซลินโดสเปอร์มอปซิน, กรดโดโมอิก , โนดูลารินอาร์ (จากโนดูลาเรีย ), นี โอแซกซิทอกซิน และแซกซิทอกซิน ไซ ยาโนแบคทีเรียจะเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง ส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่าย ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นและเป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์หากไซยาโนแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องผลิตสารพิษ มีการบันทึกกรณีการเป็นพิษในมนุษย์หลายกรณี แต่การขาดความรู้ทำให้ไม่สามารถประเมินความเสี่ยงได้อย่างแม่นยำ^{[ 280 ] [ 281 ] [ 282 ] [ 283 ]}และงานวิจัยโดยลินดา ลอว์ตัน FRSE ที่มหาวิทยาลัยโรเบิร์ต กอร์ดอนเมืองอะเบอร์ดีน และผู้ร่วมงานได้ตรวจสอบปรากฏการณ์และวิธีการปรับปรุงความปลอดภัยของน้ำมาเป็นเวลา 30 ปี^{[ 284 ]}

การศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นว่าการสัมผัสกับไซยาโนแบคทีเรียในระดับสูงซึ่งผลิตสารพิษ เช่นBMAAอาจทำให้เกิดโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (ALS) ได้ ผู้ที่อาศัยอยู่ภายในรัศมีครึ่งไมล์จากทะเลสาบที่ปนเปื้อนไซยาโนแบคทีเรียมีความเสี่ยงที่จะเป็นโรค ALS มากกว่าประชากรส่วนที่เหลือถึง 2.3 เท่า ผู้คนรอบทะเลสาบมาสโคมา ในรัฐนิวแฮมป์เชียร์ มีความเสี่ยงที่จะเป็นโรค ALS มากกว่าอัตราการเกิดที่คาดการณ์ไว้ถึง 25 เท่า^{[ 285 ]} BMAA จากเปลือกทะเลทรายที่พบทั่วประเทศกาตาร์อาจมีส่วนทำให้เกิดอัตราการเกิดโรค ALS สูงขึ้นในทหารผ่านศึกสงครามอ่าว^{[ 281 ] [ 286 ]}

สารเคมีหลายชนิดสามารถกำจัดสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่เจริญเติบโต อย่างหนาแน่นในระบบน้ำขนาดเล็ก เช่น สระว่ายน้ำ ได้แก่แคลเซียมไฮโปคลอไรต์คอปเปอร์ซัลเฟตคิวพริไซด์ (คอปเปอร์คีเลต) และซิมาซีน [ ^{287 ] ปริมาณ}แคลเซียมไฮโปคลอไรต์ที่ต้องการจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการเจริญเติบโตของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน และจำเป็นต้องทำการบำบัดเป็นระยะ ตามข้อมูลจากกรมเกษตรของออสเตรเลีย อัตราการใช้ สาร 70% ปริมาณ 12 กรัมใน น้ำ 1,000 ลิตร มักจะมีประสิทธิภาพในการบำบัดการเจริญเติบโตของสาหร่าย^{[ 287 ]}คอปเปอร์ซัลเฟตก็ใช้กันทั่วไปเช่นกัน แต่กรมเกษตรของออสเตรเลียไม่แนะนำให้ใช้อีกต่อไป เนื่องจากเป็นอันตรายต่อปศุสัตว์ กุ้ง และปลา^{[ 287 ]}คิวพริไซด์เป็นผลิตภัณฑ์คอปเปอร์คีเลตที่กำจัดสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินได้โดยมีความเสี่ยงต่อความเป็นพิษต่ำกว่าคอปเปอร์ซัลเฟต ปริมาณที่แนะนำจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 190  มิลลิลิตร ถึง 4.8 ลิตร ต่อ 1,000  ตาราง^{เมตร[ 287 ]}การบำบัดด้วยเฟอร์ริกอะลัมในอัตรา 50  มก./ลิตร จะช่วยลดการแพร่กระจายของสาหร่าย^{[ 287 ] [ 288 ]}ซิมาซีน ซึ่งเป็นสารกำจัดวัชพืชเช่นกัน จะยังคงฆ่าสาหร่ายต่อไปอีกหลายวันหลังจากการใช้งาน ซิมาซีนมีจำหน่ายในความเข้มข้นที่แตกต่างกัน (25, 50 และ 90%) ปริมาณที่แนะนำสำหรับน้ำหนึ่งลูกบาศก์เมตรต่อผลิตภัณฑ์คือ ผลิตภัณฑ์ 25% 8  มล.; ผลิตภัณฑ์ 50% 4  มล.; หรือผลิตภัณฑ์ 90% 2.2  มล. ^{[ 287 ]}

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมีแนวโน้มที่จะเพิ่มความถี่ ความรุนแรง และระยะเวลาของการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินบานสะพรั่งในทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ และปากแม่น้ำที่มีภาวะยู โทรฟิเคชันสูงหลายแห่ง ^{[ 289 ] [ 34 ]} สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่ก่อให้เกิดการบานสะพรั่งจะผลิต สารพิษต่อ ระบบประสาท สารพิษต่อ ตับ และสารพิษต่อผิวหนังหลายชนิดซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อสัตว์ปีกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (รวมถึงนกน้ำ วัว และสุนัข) และเป็นภัยคุกคามต่อการใช้น้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ การผลิตน้ำดื่ม การชลประทานทางการเกษตร และการประมง^{[ 34 ]}สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่เป็นพิษได้ก่อให้เกิดปัญหาคุณภาพน้ำอย่างร้ายแรง ตัวอย่างเช่น ในทะเลสาบไท่หู (จีน) ทะเลสาบอีรี (สหรัฐอเมริกา) ทะเลสาบโอเคโชบี (สหรัฐอเมริกา) ทะเลสาบวิกตอเรีย (แอฟริกา) และทะเลบอลติก^{[ 34 ] [ 290 ] [ 291 ] [ 292 ]}

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเอื้อต่อการแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรียทั้งทางตรงและทางอ้อม^{[ 34 ]}ไซยาโนแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดการแพร่กระจายจำนวนมากสามารถเติบโตได้ในอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูง^{[ 293 ]}การแบ่งชั้นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำทำให้ไซยาโนแบคทีเรียที่ลอยตัวสามารถลอยขึ้นด้านบนและก่อตัวเป็นกลุ่มหนาแน่นบนผิวน้ำ ซึ่งทำให้พวกมันเข้าถึงแสงได้ดีขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงมีข้อได้เปรียบในการคัดเลือกเหนือสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนพืชที่ไม่ลอยตัว^{[ 294 ] [ 102 ]}ภัยแล้งที่ยาวนานในช่วงฤดูร้อนทำให้ระยะเวลาการคงอยู่ของน้ำในอ่างเก็บน้ำ แม่น้ำ และปากแม่น้ำเพิ่มขึ้น และน้ำอุ่นที่นิ่งเหล่านี้สามารถให้สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาการแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 295 ] [ 292 ]}

ความสามารถของสกุลไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นอันตรายอย่างMicrocystisในการปรับตัวให้เข้ากับระดับ CO2 ที่สูงขึ้นได้รับการพิสูจน์แล้วทั้งในการทดลองในห้องปฏิบัติการและภาคสนาม^{296 ] Microcystis} spp . ดูดซับ CO2 HCO − ³ สะสมคาร์บอนอนินทรีย์ในคาร์บอกซีโซมและพบว่าความสามารถในการแข่งขันของสายพันธุ์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคาร์บอนอนินทรีย์ ด้วยเหตุนี้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และระดับ ที่เพิ่มขึ้นจึงคาดว่าจะส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบของสายพันธุ์ของการแพร่กระจายของไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 296 ] [ 292 ]}