Historia fykologii, kierunek studiów i badań

2250
Philip Kelley

Plik fykologia lub algologia to dyscyplina naukowa zajmująca się badaniem alg, skupiająca się głównie na badaniu ich mechanizmów fotosyntezy, produkcji toksyn, produktów przemysłowych i systematycznej.

Glony to polifiletyczna grupa (bez wspólnego przodka) organizmów fotosyntetyzujących obecna w ścianie komórkowej. Do tej grupy zalicza się osobniki jednokomórkowe (sinice lub sinice) oraz wielokomórkowe. Podobnie, obejmuje zarówno komórki prokariotyczne, jak i eukariotyczne..

Biopaliwo produkowane z alg w laboratorium. Źródło: Honeywell [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], za pośrednictwem Wikimedia Commons

Fikologia rozpoczęła się w starożytnej Grecji, wraz z dziełami Teofrasta i Dioscoridesa. Przez długi czas glony uważano za rośliny, dlatego badali je głównie botanicy.

Linneusz jako pierwszy użył nazwy alga do określenia tej grupy organizmów, chociaż uwzględnił również kilka mszaków. Jednak dopiero w XIX wieku fikologia staje się dyscypliną, ponieważ lepiej poznana jest struktura glonów..

W tych latach wielcy fikolodzy, tacy jak Stackhouse, Lamouroux i Kützing, wnieśli ważny wkład w biologię i klasyfikację alg. Jego prace opierały się głównie na badaniu anatomii i cyklu życiowego tych organizmów..

Wśród badanych obszarów fykologii wyróżniają się badania nad „czerwonymi przypływami”, wywołanymi wykładniczym wzrostem mikroalg. Organizmy te wytwarzają toksyny, które zatruwają ryby i skorupiaki, negatywnie wpływając na rybołówstwo i zdrowie publiczne..

Indeks artykułów

  • 1 Historia
    • 1.1 Starożytna Grecja do końca XVIII wieku
    • 1.2 Od 1800 do 1880 roku
    • 1.3 Od 1880 r. Do początku lat 50. XX wieku
    • 1.4 Faza nowoczesna
  • 2 Kierunek studiów
  • 3 Przykłady najnowszych badań
    • 3.1 Mechanizmy fotosyntezy
    • 3.2 Fykotoksyny
    • 3.3 Biopaliwa
    • 3.4 Metale ciężkie
    • 3.5 Systematyka
  • 4 Odnośniki

Fabuła

Cywilizacje ludzkie na wybrzeżu rozwinęły ważny związek z algami. Mapuches w Chile zawierają algi w swojej mitologicznej symbolice. Ze swojej strony Chińczycy jako pierwsi zostawiają pisemne wzmianki o tych organizmach..

Fykologia czy algologia jako nauka wywodzi się głównie z kultury zachodniej, a jej rozwój związany jest z historią botaniki. W jej historycznej ewolucji możemy rozpoznać cztery fazy.

Starożytna Grecja do końca XVIII wieku

Jako pierwszy użył tego terminu phykos (rośliny morskie) określające glony to Grecy Theophrastus i Dioscorides. Później od tej greckiej nazwy wywodzi się rzymski termin Morszczyn, używane do nazywania tych organizmów.

W XVI i XVII wieku przeprowadzono niewiele badań z zakresu fikologii. Czeski botanik Von Załusian (1592) włączył do grupy glony wraz z grzybami, porostami i ziołami morskimi. Musci. Von Zakusian uznał te grupy za „Ruda et Confusa” (trudne i zagmatwane) ze względu na trudności w ich klasyfikowaniu.

Innym botanikiem, który wniósł wkład we wczesne dni fikologii, był Gaspar Bauhin w swojej pracy Botanika Prodromus theatri (1620). Autor zaklasyfikował różne grupy roślin jako glony, takie jak mchy i skrzypy (Equisetum).

W 1711 roku francuski Ferchault de Reaumur opisał struktury płciowe gatunku glonów. Był to ważny wkład w algologię, chociaż botanicy, tacy jak Samuel Gottlieb, nadal uważali, że algi rozmnażane przez partenogenezę.

Linneusz włączył algi do kryptogamów (roślin bez pestek) w swoim systemie klasyfikacji płciowej (1735). Później, w 1753 r., Opisał rodzaj Morszczyn, i tam grupa zaczęła mieć lepszą definicję.

1800 do 1880

Zastosowanie lepszych mikroskopów optycznych przyczyniło się do wielkich postępów w fizyce. To właśnie w tym okresie zdefiniowano większość głównych grup glonów, jakie są dziś znane..

Pierwszym, który wyraźnie zademonstrował seksualność glonów, był Szwajcar Pierre Vaucher w swojej pracy Histoire des conferves de'eau douce (1803). W wyniku tej pracy algi są rozpoznawane jako grupa, a algologia zaczyna się konsolidować.

John Stackhouse. Fontanna. Książki Google [domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons

Uważa się, że Anglik John Stackhouse przekształcił fikologię w dyscyplinę naukową. W 1801 roku Stackhouse badał kiełkowanie zygoty gatunku Morszczyn i ustalili, że należą do różnych płci.

Następnie francuski botanik Jean Lamouroux zaproponował system klasyfikacji alg w 1813 r. W swoich pracach opisał dużą liczbę gatunków i zdefiniował trzy duże grupy (algi czerwone, brązowe i zielone).

Wśród wielkich fikologów tamtych czasów szwedzki C.A. Agardh i jego syn J.G. Agardh, który badał morfologię alg. J.G. Agardh zaproponował klasyfikację alg morskich na podstawie ich cech anatomicznych.

Innym wybitnym algologiem był niemiecki Friedrich Kützing, który opublikował liczne traktaty o fikologii, w których opisywał różne gatunki. W swoich badaniach uwzględnił głównie anatomię tych organizmów.

Od 1880 do początku lat pięćdziesiątych XX wieku

Przez większość tego okresu fykologię uważano za gałąź botaniki, a glony zaliczano do oddziału Thallophyta (Plantae). Zbadano również cykle życiowe wielu gatunków, co pozwoliło na dokładniejsze zdefiniowanie różnych grup..

Włoski fikolog Giovanni de Toni pracował nad swoją pracą przez 35 lat Siodło Algarin, który został opublikowany w 1924 roku. Praca ta gromadzi całą wiedzę o dotychczasowej systematyki glonów.

Ponadto narodziła się fikologia morska, specjalizująca się w badaniu alg występujących w morzach i oceanach. W tym okresie wyprawy na różne wybrzeża świata zaczęły klasyfikować te organizmy..

Faza nowoczesna

W latach 50. (XX w.) Nastąpił wielki postęp w fykologii dzięki rozwojowi skaningowych i transmisyjnych mikroskopów elektronowych. Umożliwiło to badanie aspektów fizjologii, biologii komórki i ekologii różnych grup glonów..

W latach 70. zmieniło się systematyczne podejście do fikologii dzięki zastosowaniu technik molekularnych. Udało się ustalić, że glony są grupą polifiletyczną (nie mają wspólnego przodka). Tak więc cyjanobakterie znajdowały się w bakteriach i innych grupach glonów w Królestwie Protista..

Obecnie fikologia jest dyscypliną skonsolidowaną i na jej różnych kierunkach jest wielu badaczy.

Kierunek studiów

Fykologia to dyscyplina zajmująca się badaniem alg. Odnosi się nie tylko do kategorii taksonomicznej (ze względu na pochodzenie tej grupy), ale nadal jest używany do celów praktycznych.

W algach znajdują się zarówno komórki prokariotyczne, jak i eukariotyczne, z których większość ulega fotosyntezie. W grupie eukariotycznej glony to talofity (rośliny z plechą), których podstawowym barwnikiem fotosyntetycznym jest chlorofil do.

Wodorosty czerwone. Źródło: Ed Bierman [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], za pośrednictwem Wikimedia Commons

Fykologia bada cechy morfologiczne i anatomiczne różnych grup glonów. Ponadto zajmuje się badaniami nad procesami ewolucyjnymi tych organizmów, w tym różnymi aspektami, takimi jak ewolucja chloroplastu i mechanizmów fotosyntezy..

W dziedzinie fizjologii i biochemii fykolodzy poświęcili się badaniu tzw. „Czerwonych przypływów”. Odnosi się to do gwałtownego wzrostu niektórych mikroalg, które wytwarzają fitotoksyny, które są organizmami toksycznymi dla fauny morskiej i ludzi..

W ramach algologii rozważa się wiedzę na temat roli alg w ekosystemach, w których występują. Ten temat ma ogromne znaczenie dla nauki, ponieważ organizmy te są głównymi producentami tlenu na planecie..

Z drugiej strony algi są przydatne dla ludzi jako pożywienie i podstawa do produkcji produktów przemysłowych. Dlatego fykologia bada również potencjalnie użyteczne gatunki, a także najskuteczniejsze sposoby wykorzystania alg..

Najnowsze przykłady badań

Fykologia jako dyscyplina obejmuje różne obszary zainteresowań badaczy. Obecnie wyróżniają się te związane z jego fizjologią, produkcją toksyn, produktami przemysłowymi i systematycznością..

Mechanizmy fotosyntezy

Sugerowano, że chloroplasty w algach wyewoluowały z endosymbiotycznych cyjanobakterii. Badania w tej dziedzinie koncentrują się na mechanizmach transportu informacji, które kontrolują podział i metabolizm chloroplastów..

W 2017 roku przeprowadzono badanie na sinicach i innych grupach glonów. W ten sposób zbadano mechanizmy wykorzystania tlenu, ponieważ nadmiar tego pierwiastka może powodować uszkodzenia oksydacyjne w komórkach.

Wyniki tego badania pokazują, że w cyjanobakteriach aktywowany jest enzym, który chroni komórkę przed wysokim natężeniem światła. U innych gatunków zaobserwowano strategie biochemiczne, które czynią komórki niewrażliwymi na nadmiar Odwa.

Fikotoksyny

Produkcja fikotoksyn może powodować tak zwane „czerwone przypływy”, które mają ogromny wpływ na środowisko i gospodarkę. Dlatego fykologia skupiła się na badaniu tych związków..

Przeprowadzono różne badania, aby określić, jak te fikotoksyny działają w różnych organizmach, w tym u ludzi. W 2018 roku hiszpańscy naukowcy przeanalizowali toksyny wytwarzane przez mikroalgi oraz mechanizmy działania i objawy, które wywołują u ludzi.

Czerwony przypływ. Źródło: NOAA [domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons

Biopaliwa

Fykologia w ostatnich latach poświęciła uwagę dziedzinie biopaliw. Prowadzonych jest wiele badań biologicznych i użytkowych aspektów alg, które mogą być potencjalnie użyteczne.

Przegląd perspektyw wykorzystania alg jako biopaliw (przeprowadzony w 2017 r.) Wskazuje, że główne wyzwania związane z działaniami dotyczą obszaru technologicznego. Przede wszystkim koncentrują się na uzyskaniu produkcji dużej biomasy, a także na osiągnięciu odpowiednich warunków wzrostu.

Metale ciężkie

Niektóre rodzaje glonów, takie jak Cladophora (algi zielone) i Morszczyn (krasnorosty) są odporne na metale ciężkie. W tym sensie prowadzone są badania w celu określenia ilości metali, jaką mogą zawierać te organizmy..

Na podstawie uzyskanych informacji opracowano modele symulacyjne dotyczące zachowania się zanieczyszczeń metalami ciężkimi w zbiornikach wodnych..

Systematyczny

Fykologia przywiązuje wielką wagę do systematycznego badania alg. Dziedzina ta skupiała się przede wszystkim na badaniu wzajemnych relacji glonów i ich wpływu na inne organizmy..

W tym sensie techniki molekularne odegrały bardzo ważną rolę w zdefiniowaniu relacji między organizmami..

Niedawno badano glony lodowcowe Grenlandii, znajdujące się w grupie Chlorophytas (glony zielone). Udowodniono, że są to glony najbardziej spokrewnione z roślinami i ich ekologia może pomóc lepiej zrozumieć kolonizację roślin w środowisku lądowym.

Bibliografia

  1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen i DA Waters (1998) Molecular Systematics of the Green Algae. pp 508-540. W: Soltis DE, PS Soltis i JJ Doyle (red.) Molecular Systematics of Plants II. Springer, Boston, MA. 585 pkt.
  2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites and A Cabado (2018) Phycotoxins in marine shellfish: origin, performances and effects on people. Mar. Drugs 16: 1-26.
  3. Lee RE (2018) Piąta edycja. Cambrige University Press. Nowy Jork, USA. 535 pkt.
  4. Norton TA, M Melkonian i RA Andersen (1996) Algal biodiversity. Fykologia 35: 308-326.
  5. South GR i A Whittick (1987) Wprowadzenie do fykologii. Publikacje naukowe Blackwell. Oxford, Wielka Brytania. 343 pkt.

Jeszcze bez komentarzy