Ficología ιστορία, πεδίο σπουδών και παραδείγματα ερευνών

Το μυθοπλασίας ή η αλγολογία είναι η επιστημονική πειθαρχία που μελετά τα φύκια, εστιάζοντας κυρίως στη μελέτη των φωτοσυνθετικών μηχανισμών της, της παραγωγής τοξινών, των βιομηχανικών προϊόντων και της συστηματικής.

Τα άλγη είναι μια πολυφυσική ομάδα (χωρίς κοινό πρόγονο) φωτοσυνθετικών οργανισμών με παρουσία στο κυτταρικό τοίχωμα. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει μονοκύτταρα άτομα (κυανοβακτήρια ή μπλε-πράσινα φύκια) και ως πολυκύτταρα άτομα. Παρομοίως, περιλαμβάνονται και προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα.

Η φυκολογία άρχισε στην αρχαία Ελλάδα, με έργα του Θεόφραστου και του Διοσκουρίδη. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα φύκια θεωρούνταν φυτά, επομένως μελετήθηκαν κυρίως από βοτανολόγους.

Ο Linnaeus ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε το όνομα της άλγης για να ορίσει αυτή την ομάδα οργανισμών, αν και περιελάμβανε και μερικούς μύκητες. Ωστόσο, κατά το δέκατο ένατο αιώνα, όταν η φαντασία καθιερώθηκε ως πειθαρχία, καθώς η δομή των φυκών είναι περισσότερο γνωστή.

Κατά τη διάρκεια αυτών των ετών, μεγάλοι φυτολόγοι, όπως οι Stackhouse, Lamouroux και Kützing, συνέβαλαν σημαντικά στη βιολογία και την ταξινόμηση των φυκών. Τα έργα του βασίστηκαν κυρίως στη μελέτη της ανατομίας και του κύκλου ζωής αυτών των οργανισμών.

Μεταξύ των τομέων μελέτης της φυκολογικής έρευνας περιλαμβάνονται οι "κόκκινες παλίρροιες", που προκαλούνται από την εκθετική ανάπτυξη μικροαλγίων. Αυτοί οι οργανισμοί παράγουν τοξίνες που δηλητηριάζουν ψάρια και οστρακοειδή, επηρεάζοντας αρνητικά την αλιευτική βιομηχανία και τη δημόσια υγεία.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορία
  • 1.1 Αρχαία Ελλάδα μέχρι τα τέλη του 18ου αιώνα
  • 1.2 Από το 1800 έως το 1880
  • 1.3 Από το 1880 έως τις αρχές της δεκαετίας του 50 του 20ού αιώνα
  • 1.4 Σύγχρονη φάση
• 2 Τομέας σπουδών
• 3 Παραδείγματα πρόσφατων ερευνών
  • 3.1 Φωτοσυνθετικοί μηχανισμοί
  • 3.2 Φιοτοξίνες
  • 3.3 Βιοκαύσιμα
  • 3.4 Βαρέα μέταλλα
  • 3.5 Συστηματική
• 4 Αναφορές

Ιστορία

Οι παράκτιοι ανθρώπινοι πολιτισμοί ανέπτυξαν μια σημαντική σχέση με τα άλγη. Οι Mapuches, στη Χιλή, περιλαμβάνουν άλγη με τον μυθολογικό συμβολισμό τους. Από την πλευρά τους, οι Κινέζοι είναι οι πρώτοι που αφήνουν γραπτές αναφορές για αυτούς τους οργανισμούς.

Η φιολογία ή η αλγολογία, ως επιστήμη, προέρχεται κυρίως από τη δυτική κουλτούρα και η ανάπτυξή της συνδέεται με την ιστορία της βοτανικής. Μπορούμε να αναγνωρίσουμε τέσσερις φάσεις στην ιστορική της εξέλιξη.

Αρχαία Ελλάδα μέχρι τα τέλη του 18ου αιώνα

Οι πρώτοι που θα χρησιμοποιήσουν τον όρο phykos (θαλάσσια φυτά) για να αναφερθούν στα φύκια ήταν οι Έλληνες Θεόφραστος και Διοσκουρίδης. Στη συνέχεια, από αυτό το ελληνικό όνομα προέκυψε ο ρωμαϊκός όρος Fucus, χρησιμοποιούνται για να ονομάσουν αυτούς τους οργανισμούς.

Κατά τη διάρκεια του δέκατου έκτου και δέκατου έβδομου αιώνες δεν υπήρχαν πολλές μελέτες στον τομέα της μυθοπλασίας. Ο Τσέχος βοτανολόγος Von Zalusian (1592) περιείχε φυτά με μύκητες, λειχήνες και βότανα της θάλασσας στην ομάδα Musci. Ο Von Zakusian θεωρούσε αυτές τις ομάδες ως "Ruda et Confusa" (δύσκολη και συγκεχυμένη), λόγω της δυσκολίας ταξινόμησης τους.

Ένας άλλος βοτανολόγος που έκανε συνεισφορές στην αρχή της μυθοπλασίας ήταν ο Gaspar Bauhin, στο έργο του Βοτανικό πρόδρομο θεάτρου (1620). Ο συγγραφέας ταξινόμησε διάφορες ομάδες φυτών, όπως τα βρύα και τα αλογοουρά, ως άλγη (Equisetum).

Κατά το έτος 1711, ο Γάλλος Ferchault de Reaumur περιγράφει τις σεξουαλικές δομές ενός είδους φύκια. Αυτή ήταν μια σημαντική συμβολή στην αλγολογία, αν και οι βοτανολόγοι όπως ο Samuel Gottlieb συνέχισαν να πιστεύουν ότι τα φύκια που αναπαράγονται από την παρθενογένεση.

Ο Linnaeus περιελάμβανε τα φύκια μέσα στα cryptogams (φυτά χωρίς φυτά) στο σύστημα σεξουαλικής ταξινόμησης (1735). Στη συνέχεια, το 1753 περιέγραψε το είδος Fucus, και εκεί η ομάδα άρχισε να έχει έναν καλύτερο ορισμό.

Από το 1800 έως το 1880

Η χρήση καλύτερων οπτικών μικροσκοπίων προκάλεσε μεγάλες προόδους στη μυθοπλασία. Ήταν αυτή την περίοδο που οι περισσότερες από τις κύριες ομάδες των φυκών, όπως είναι γνωστές σήμερα, καθορίστηκαν.

Ο πρώτος που κατέδειξε σαφώς τη σεξουαλικότητα των φύκων ήταν ο Ελβετός Pierre Vaucher στο έργο του Ο ιστορικός αυτός πίνακας περιγράφει (1803). Από αυτό το έργο, τα φύκια αναγνωρίζονται ως ομάδα και η αλγολογία αρχίζει να εδραιώνεται.

Θεωρείται ότι ο Άγγλος John Stackhouse μεταμόρφωσε τη μυθιστοριογραφία σε επιστημονική πειθαρχία. Το 1801, ο Stackhouse μελέτησε τη βλάστηση των ζυγωτών των ειδών του Fucus και διαπίστωσαν ότι ανήκουν σε διαφορετικά είδη.

Στη συνέχεια, ο Γάλλος βοτανολόγος Jean Lamouroux πρότεινε ένα σύστημα ταξινόμησης για τα φύκια το 1813. Στα έργα του περιγράφει μεγάλο αριθμό ειδών και ορίζει τρεις μεγάλες ομάδες (κόκκινα, καφέ και πράσινα φύκια).

Μεταξύ των μεγάλων φικολόγων της εποχής, η σουηδική C.A. Ο Agardh και ο γιος του J.G. Agardh, ο οποίος μελέτησε τη μορφολογία των φυκών. J.G. Ο Agardh πρότεινε μια ταξινόμηση των θαλάσσιων φυκιών με βάση τα ανατομικά χαρακτηριστικά τους.

Ένας άλλος εξαιρετικός αλγολόγος ήταν ο Γερμανός Friedrich Kützing, ο οποίος δημοσίευσε πολυάριθμα συντάγματα φαντασίας στα οποία περιγράφει διάφορα είδη. Στην έρευνά του έλαβε κυρίως υπόψη την ανατομία αυτών των οργανισμών.

Από το 1880 έως τις αρχές της δεκαετίας του 50 του 20ού αιώνα

Για το μεγαλύτερο μέρος αυτής της περιόδου, η φυκολογία θεωρήθηκε κλάδος της βοτανικής και τα άλγη συμπεριλήφθηκαν στο τμήμα Thallophyta (Plantae). Εξετάστηκε επίσης η μελέτη των κύκλων ζωής πολλών ειδών, γεγονός που επέτρεψε να οριοθετηθούν σαφέστερα οι διάφορες ομάδες.

Ο Ιταλός βιολόγος Giovanni de Toni εργάστηκε για 35 χρόνια στο έργο του Sillete Algarin, που δημοσιεύθηκε το 1924. Σε αυτό το έργο όλες οι γνώσεις σχετικά με τη συστηματική της φύκια που μέχρι τώρα είχαν συλλεχθεί.

Επιπλέον, γεννήθηκε η θαλάσσια φυκολογία, που ειδικεύεται στη μελέτη των φυκών που υπάρχουν στις θάλασσες και τους ωκεανούς. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ξεκίνησαν αποστολές σε διάφορες ακτές του κόσμου για να ταξινομηθούν αυτοί οι οργανισμοί.

Σύγχρονη φάση

Στη δεκαετία του '50 (20ος αιώνας) σημειώθηκε μεγάλη πρόοδος στη μυθοπλασία, χάρη στην ανάπτυξη ηλεκτρονικών μικροσκοπίων σάρωσης και μετάδοσης. Αυτό επέτρεψε τη μελέτη πτυχών της φυσιολογίας, της κυτταρικής βιολογίας και της οικολογίας των διαφόρων ομάδων φύκη.

Στη δεκαετία του '70, η συστηματική προσέγγιση της φαντασίας άλλαξε, λόγω της χρήσης μοριακών τεχνικών. Διαπιστώθηκε ότι τα φύκια είναι μια πολυφατική ομάδα (δεν μοιράζονται έναν κοινό πρόγονο). Έτσι, τα κυανοβακτήρια εντοπίστηκαν μέσα στα βακτήρια και τις άλλες ομάδες φυκών στο Βασίλειο Protista.

Επί του παρόντος, η φαντασία είναι μια καθιερωμένη πειθαρχία και υπάρχουν πολυάριθμοι ερευνητές στους διαφορετικούς τομείς σπουδών τους.

Τομέας σπουδών

Η φιολογία είναι η πειθαρχία που είναι αφιερωμένη στη μελέτη των φυκιών. Δεν αναφέρεται μόνο σε ταξινομική κατηγορία (λόγω της προέλευσης αυτής της ομάδας), αλλά εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για πρακτικούς σκοπούς.

Μέσα στα φύκη, βρέθηκαν τόσο προκαρυωτικά όσο και ευκαρυωτικά κύτταρα, τα περισσότερα εκ των οποίων εκτελούν φωτοσύνθεση. Στην ομάδα των ευκαρυωτικών, τα φύκια είναι ταλοφίτα (φυτά με ταλό) των οποίων η πρωτεύουσα φωτοσυνθετική χρωστική είναι χλωροφύλλη α.

Η φυκολογία μελετά τα μορφολογικά και ανατομικά χαρακτηριστικά των διαφόρων ομάδων φύκη. Επιπλέον, ασχολείται με την έρευνα σχετικά με τις εξελικτικές διεργασίες αυτών των οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων διαφόρων πτυχών όπως η εξέλιξη του χλωροπλάστη και οι φωτοσυνθετικοί μηχανισμοί.

Στον τομέα της φυσιολογίας και της βιοχημείας, οι φυτολόγοι έχουν αφιερωθεί στη μελέτη των λεγόμενων «κόκκινων παλίρρων». Αυτό αναφέρεται στην εκθετική ανάπτυξη ορισμένων μικροφυκών που παράγουν φυκοτοξίνες, οι οποίες είναι τοξικοί οργανισμοί για τη θαλάσσια πανίδα και τον άνθρωπο.

Μέσα στην αλγóγια, μελετάται ο ρόλος των φυκών στα οικοσυστήματα όπου βρίσκονται. Αυτό το θέμα έχει μεγάλη σημασία για την επιστήμη, επειδή αυτοί οι οργανισμοί είναι οι κύριοι παραγωγοί οξυγόνου του πλανήτη.

Από την άλλη πλευρά, τα άλγη είναι χρήσιμα για τον άνθρωπο ως τρόφιμο και ως βάση για την παραγωγή βιομηχανικών προϊόντων. Ως εκ τούτου, η φικολόγια μελετά επίσης τα δυνητικά χρήσιμα είδη, καθώς και τις μορφές αποτελεσματικότερης χρήσης των φυκιών.

Παραδείγματα πρόσφατων ερευνών

Η πειραματική φιολογία καλύπτει αρκετούς τομείς ενδιαφέροντος για τους ερευνητές. Επί του παρόντος, ξεχωρίζουν εκείνα που σχετίζονται με τη φυσιολογία, την παραγωγή τοξινών, τα βιομηχανικά προϊόντα και τη συστηματική.

Φωτοσυνθετικοί μηχανισμοί

Έχει προταθεί ότι οι χλωροπλάστες των φυκιών εξελίχθηκαν από τα ενδοσυμπιωτικά κυανοβακτήρια. Η έρευνα στον τομέα αυτό επικεντρώνεται στους μηχανισμούς μεταφοράς πληροφοριών που ελέγχουν τη διαίρεση και το μεταβολισμό των χλωροπλαστών.

Κατά το 2017, διεξήχθη μελέτη για τα κυανοβακτήρια και άλλες ομάδες φυκιών. Μέσα από αυτό, διερευνήθηκαν οι μηχανισμοί χρήσης οξυγόνου, καθώς οι υπερβολές αυτού του στοιχείου μπορούν να προκαλέσουν οξειδωτική βλάβη στα κύτταρα.

Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι ένα ένζυμο ενεργοποιείται σε κυανοβακτήρια που προστατεύουν το κύτταρο από υψηλές εντάσεις φωτός. Σε άλλα είδη παρατηρήθηκαν βιοχημικές στρατηγικές που καθιστούν τα κύτταρα μη ευαίσθητα στην περίσσεια Ο₂.

Φιλοτοξίνες

Η παραγωγή φυκοτοξινών μπορεί να παράγει τις αποκαλούμενες "κόκκινες παλίρροιες", οι οποίες προκαλούν μεγάλες οικολογικές και οικονομικές επιπτώσεις. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η φαντασία έχει επικεντρωθεί στη μελέτη αυτών των ενώσεων.

Διεξήχθησαν διάφορες έρευνες για τον προσδιορισμό του τρόπου δράσης αυτών των φυκοτοξινών σε διάφορους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Το 2018, οι Ισπανοί ερευνητές προέβησαν σε ανασκόπηση των τοξινών που παράγονται από μικροφύκη και των μηχανισμών δράσης και των συμπτωμάτων που παράγουν στον άνθρωπο.

Βιοκαύσιμα

Η μυθοπλασία, τα τελευταία χρόνια, έχει αφιερώσει την προσοχή στον τομέα των βιοκαυσίμων. Διεξάγονται πολλές έρευνες σχετικά με τις βιολογικές και εφαρμοσμένες πτυχές των φυκιών που μπορεί να είναι δυνητικά εκμεταλλεύσιμες.

Μια ανασκόπηση των προοπτικών για τη χρήση των φυκών ως βιοκαύσιμα (που πραγματοποιήθηκαν το 2017) δείχνει ότι οι κύριες προκλήσεις της δράσης είναι στον τεχνολογικό τομέα. Κυρίως εστιάζονται στην επίτευξη της παραγωγής υψηλής βιομάζας, καθώς και στην επίτευξη κατάλληλων συνθηκών καλλιέργειας.

Βαρέα μέταλλα

Μερικά γένη από φύκια σαν Cladophora (πράσινα άλγη) και Fucus (κόκκινα άλγη) είναι ανθεκτικά στα βαρέα μέταλλα. Με αυτή την έννοια, διεξάγονται μελέτες για τον προσδιορισμό της ποσότητας μετάλλων που μπορούν να περιέχουν οι οργανισμοί αυτοί.

Με βάση τις πληροφορίες που ελήφθησαν, έχουν καταρτιστεί μοντέλα προσομοίωσης σχετικά με τη συμπεριφορά της μόλυνσης από βαρέα μέταλλα σε υδατικά συστήματα.

Συστηματική

Η φυκολογία έδωσε μεγάλη σημασία στη συστηματική μελέτη των φυκιών. Το πεδίο αυτό επικεντρώθηκε κυρίως στη μελέτη της σχέσης των φύκων μεταξύ τους και της επίδρασής τους σε άλλους οργανισμούς.

Με αυτή την έννοια, οι μοριακές τεχνικές ήταν πολύ σημαντικές για τον προσδιορισμό αυτών των σχέσεων μεταξύ των οργανισμών.

Πρόσφατα, μελετήθηκαν τα παγόμορφα φύκια της Γροιλανδίας, που βρίσκονται στην ομάδα των χλωροφύτων (πράσινα φύκια). Αποδείχθηκε ότι αυτά είναι τα φυτά που σχετίζονται περισσότερο με τα φυτά και ότι η οικολογία τους μπορεί να βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση του αποικισμού των φυτών του χερσαίου περιβάλλοντος.

Αναφορές

1. Chapman RL, ΜΑ Buchheim, CF Delwiche, Τ Friedl, VAR Huss, KG Karol, Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen και DA Waters (1998) Molecular Συστηματική του Πράσινου Algae. ρρ 508-540. Σε: Soltis DE, Soltis PS Doyle και JJ (eds) Molecular Συστηματική Φυτών II. Springer, Βοστώνη, ΜΑ. 585 σελ.
2. Farbegoli F, L Blanco, L Rodriguez, J Vieites y A Cabado (2018) Φυτοτοξίνες στα θαλάσσια οστρακοειδή: προέλευση, εμφάνιση και επιδράσεις στον άνθρωπο. Μαρ. Drugs 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) Πέμπτη έκδοση. Cambrige University Press. Νέα Υόρκη, ΗΠΑ. 535 σελ.
4. Norton TA, M Melkonian και RA Andersen (1996) Βιοποικιλότητα των αλγών. Φυτολογία 35: 308-326.
5. South GR και A Whittick (1987) Εισαγωγή στη Φυτολογία. Blackwell Scientific Publications. Oxford, Ηνωμένο Βασίλειο. 343 σελ.