ФИКОЛОГИЯ: ИСТОРИЯ, ОБЛАСТ НА ИЗСЛЕДВАНЕ И ИЗСЛЕДВАНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В АЛГОЛОГИЯ или algology е научна дисциплина, която изследвания на водораслите, като се фокусира главно върху изучаването на техните фотосинтезиращи механизми, производство на токсини, както и систематични промишлени продукти.

Водораслите са полифилетична група (без общ прародител) на фотосинтетични организми, присъстващи в клетъчната стена. Тази група включва едноклетъчни индивиди (цианобактерии или синьо-зелени водорасли) и като многоклетъчни. По същия начин се включват както прокариотични, така и еукариотни клетки.

Биогориво, произведено с водорасли в лабораторията. Източник: Honeywell, чрез Wikimedia Commons

Фикологията започва в древна Гърция, с произведенията на Теофраст и Диоскорид. Дълго време водораслите се считаха за растения, поради което те се изучават главно от ботаниците.

Линей е първият, който използва името алга, за да определи тази група организми, въпреки че той също включва някои мохоподобни. Въпреки това, това е през деветнадесети век, когато фикологията се приема като дисциплина, тъй като структурата на водораслите е по-известна.

През тези години големи фиколози, като Stackhouse, Lamouroux и Kützing, направиха важен принос в биологията и класификацията на водораслите. Неговите творби се основават главно на изучаването на анатомията и жизнения цикъл на тези организми.

Сред областите на изследване във фикологията се открояват изследванията за „червените приливи и отливи“, причинени от експоненциалния растеж на микроводораслите. Тези организми произвеждат токсини, които отровят риба и миди, които влияят негативно върху риболовната индустрия и общественото здраве.

история

Крайбрежните човешки цивилизации развиха важна връзка с водораслите. Mapuche, в Чили, включват водораслите в своята митологична символика. От своя страна китайците са първите, които оставят писмени препратки към тези организми.

Фикологията или алгологията като наука има своя произход главно в западната култура и нейното развитие е свързано с историята на ботаниката. Можем да разпознаем четири фази в рамките на историческата му еволюция.

Древна Гърция до края на 18 век

Първите, които използват термина phykos (морски растения) за обозначаване на водорасли, били гърците Теофраст и Диоскориди. По-късно от това гръцко име е изведен римският термин Fucus, използван за назоваване на тези организми.

През шестнадесети и седемнадесети век не са проведени много изследвания в областта на фикологията. Чешкият ботаник Von Zalusian (1592) включва водорасли заедно с гъбички, лишеи и морски билки в групата на Musci. Фон Закусян счита тези групи за "Ruda et Confusa" (трудно и объркващо), поради трудността при класифицирането им.

Друг ботаник, който направи принос в първите дни на фикологията, е Гаспар Баухин, в своята работа Prodromus theatri botánica (1620 г.). Авторът класифицира различни групи растения като водорасли, като мъхове и хвощ (Equisetum).

През 1711 г. френският Ferchault de Reaumur описва половите структури на вид водорасли. Това беше важен принос към алгологията, въпреки че ботаниците като Самюел Готлиб продължиха да смятат, че водораслите се възпроизвеждат чрез партеногенеза.

Линей включи водораслите в криптогами (растения без семена) в своята система за сексуална класификация (1735). По-късно, през 1753 г., той описва рода Fucus и там групата започва да има по-добра дефиниция.

1800 до 1880 година

Използването на по-добри оптични микроскопи генерира голям напредък във фикологията. Именно в този период бяха дефинирани повечето от основните групи водорасли, каквито са известни днес.

Първият, който ясно демонстрира сексуалността на водораслите, е швейцарецът Пиер Вош в работата си Histoire des conferves de'eau douce (1803). От тази работа водораслите се разпознават като група и алгологията започва да се консолидира.

Джон Стакхаус. Източник. Google Книги, чрез Wikimedia Commons

Смята се, че англичанинът Джон Стакхаус трансформира фикологията в научна дисциплина. През 1801 г. Стакхаус изучава покълването на зиготата от видове Fucus и определя, че те принадлежат към различни родове.

По-късно френският ботаник Жан Ламуро предлага класификационна система за водораслите през 1813 г. В своите произведения той описва голям брой видове и определя три големи групи (червени, кафяви и зелени водорасли).

Сред големите фиколози на онова време изпъкват шведите CA Agardh и неговият син JG Agardh, които изучават морфологията на водораслите. JG Agardh предложи класификация на морските водорасли въз основа на техните анатомични характеристики.

Друг виден алголог е германецът Фридрих Кюцинг, който публикува множество трактати по фикология, в които той описва различни видове. В своите изследвания той взе предвид главно анатомията на тези организми.

От 1880 г. до началото на 50-те години на 20 век

През по-голямата част от този период фикологията се счита за клон на ботаниката, а водораслите са включени в дивизията Thallophyta (Plantae). Проведено е и изследването на жизнените цикли на много видове, което позволява по-ясно да се дефинират различните групи.

Италианският фиколог Джовани де Тони работи 35 години върху работата си „Силлет Алгарин“, която беше публикувана през 1924 г. Тази работа събира всички знания за систематиката на водораслите, съществувала до момента.

Освен това се роди морската фикология, специализирана в изучаването на водорасли, присъстващи в моретата и океаните. През този период започват експедиции по различни брегове по света за класифициране на тези организми.

Модерна фаза

През 50-те години (20-ти век) има голям напредък във фикологията, благодарение на развитието на сканиращи и предавателни електронни микроскопи. Това даде възможност да се изучат аспектите на физиологията, клетъчната биология и екологията на различните групи водорасли.

През 70-те години системният подход към фикологията се променя поради използването на молекулярни техники. Можеше да се определи, че водораслите са полифилетична група (те не споделят общ прародител). По този начин цианобактериите са били разположени в бактериите и в другите групи водорасли в Царството Протиста.

В момента фикологията е консолидирана дисциплина и има много изследователи в различните й области на изучаване.

Област на обучение

Фикологията е дисциплината, която е посветена на изучаването на водорасли. Той не само се отнася до таксономична категория (поради произхода на тази група), но все още се използва за практически цели.

В водораслите се откриват както прокариотни, така и еукариотни клетки, повечето от които фотосинтезират. В групата на еукариотите водораслите са талофити (растения с талус), чийто основен фотосинтетичен пигмент е хлорофил a.

Червени морски водорасли. Източник: Ед Бирман, чрез Wikimedia Commons

Фикологията изучава морфологичните и анатомичните характеристики на различните групи водорасли. В допълнение, той се занимава с изследвания на еволюционните процеси на тези организми, включително различни аспекти като еволюцията на хлоропласта и този на фотосинтетичните механизми.

В областта на физиологията и биохимията фиколозите се посветиха на изучаването на така наречените „червени приливи и отливи“. Това се отнася до експоненциалния растеж на някои микроводорасли, които произвеждат фикотоксини, които са токсични организми за морската фауна и хората.

В рамките на алгологията се обсъжда познанието за ролята на водораслите в екосистемите, където те се намират. Тази тема е от голямо значение за науката, тъй като тези организми са основните производители на кислород на планетата.

От друга страна, водораслите са полезни за хората като храна и като основа за производството на промишлени продукти. Следователно, фикологията също изучава потенциално полезни видове, както и най-ефективните начини за използване на водорасли.

Последни примери за изследвания

Фикологията като дисциплина обхваща различни области от интерес за изследователите. В момента се открояват тези, свързани с неговата физиология, производство на токсини, промишлени продукти и систематика.

Фотосинтетични механизми

Предполага се, че хлоропластите на водораслите са се развили от ендосимбиотични цианобактерии. Изследванията в тази област са фокусирани върху механизмите за транспорт на информация, които контролират разделянето и метаболизма на хлоропластите.

През 2017 г. беше проведено проучване върху цианобактерии и други групи водорасли. С помощта на това бяха изследвани механизмите на използване на кислород, тъй като излишъците на този елемент могат да причинят окислително увреждане в клетките.

Резултатите от това проучване показват, че в цианобактериите се активира ензим, който защитава клетката от висока интензивност на светлината. В други видове, биохимични стратегии са били наблюдавани, че оказват клетки чувствителни към излишък О ₂.

Phycotoxins

Производството на фикотоксини може да доведе до така наречените „червени приливи и отливи“, които пораждат голямо екологично и икономическо въздействие. Ето защо фикологията се фокусира върху изучаването на тези съединения.

Проведени са различни изследвания, за да се определи как действат тези фитотоксини в различни организми, включително и при хората. През 2018 г. испанските изследователи прегледаха токсините, произведени от микроводораслите, и механизмите на действие и симптомите, които те произвеждат при хората.

Червен прилив. Източник: NOAA, чрез Wikimedia Commons

биогоривата

Фикологията през последните години отделя внимание на областта на биогоривата. Провеждат се множество изследвания в биологични и приложни аспекти на водораслите, които могат да бъдат потенциално приложими.

Преглед на перспективите за използване на водораслите като биогорива (осъществен през 2017 г.) показва, че основните предизвикателства пред действията са в технологичната област. Основно те са насочени към постигане на високо производство на биомаса, както и постигане на подходящи условия за отглеждане.

Тежки метали

Някои родове водорасли като Cladophora (зелени водорасли) и Fucus (червени водорасли) са толерантни към тежки метали. В този смисъл се провеждат изследвания за определяне на количеството метали, които тези организми могат да съдържат.

От получената информация са създадени симулационни модели за поведението на замърсяване с тежки метали във водни тела.

систематичен

Фикологията отдава голямо значение на систематичното изследване на водораслите. Тази област се фокусира предимно върху изучаването на връзката между водораслите и влиянието им върху други организми.

В този смисъл молекулните техники са били много важни при определянето на тези взаимоотношения между организмите.

Наскоро бяха изследвани ледниковите водорасли на Гренландия, разположени в групата на хлорофитите (зелени водорасли). Установено е, че това са водораслите, най-свързани с растенията и че тяхната екология може да помогне за по-доброто разбиране на растителната колонизация на земната среда.

Препратки

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen и DA Waters (1998) Molecular Systematics of the Green Algee. стр. 508-540. В: Soltis DE, PS Soltis и JJ Doyle (eds) Молекулярна систематика на растенията II. Спрингер, Бостън, МА. 585 стр.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites and A Cabado (2018) Фикотоксини в морските миди: произход, възникване и ефекти върху хората. Март наркотици 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) Пето издание. Cambrige University Press. Ню Йорк, САЩ. 535 стр.
4. Нортън ТА, М Мелконян и Р. А. Андерсен (1996) Алгово биоразнообразие. Phycologia 35: 308–326.
5. South GR and A Whittick (1987) Въведение в Phycology. Научни публикации на Blackwell. Оксфорд, Великобритания. 343 стр.