PHYCOLOGY: HISTORIE, STUDIERETNING OG FORSKNING - BIOLOGI - 2025

Den phycology eller algology er den videnskabelige disciplin, der undersøgelser algerne, som primært fokuserer på studiet af deres fotosyntetiske mekanismer, produktion af toksiner, og systematiske industriprodukter.

Alger er en polyfyletisk gruppe (uden en fælles stamfar) af fotosyntetiske organismer, der er til stede i cellevæggen. Denne gruppe inkluderer unicellulære individer (cyanobakterier eller blågrønne alger) og som flercellede. Ligeledes er både prokaryote og eukaryote celler inkluderet.

Biobrændstof produceret med alger i laboratoriet. Kilde: Honeywell, via Wikimedia Commons

Fikologien begyndte i det gamle Grækenland med værkerne Theophrastus og Dioscorides. I lang tid blev alger betragtet som planter, hvorfor de hovedsageligt blev undersøgt af botanikere.

Linné var den første, der benyttede algen til at definere denne gruppe af organismer, skønt han også omfattede nogle bryophytter. Imidlertid er det i det 19. århundrede, hvor ficology griber fat som en disciplin, da algenes struktur er bedre kendt.

I løbet af disse år har store ficologer, såsom Stackhouse, Lamouroux og Kützing, ydet vigtige bidrag til biologi og klassificering af alger. Hans værker var hovedsageligt baseret på studiet af disse organismeres anatomi og livscyklus.

Blandt forskningsområderne inden for phycology skiller forskningen om "rød tidevand", forårsaget af den eksponentielle vækst af mikroalger, sig ud. Disse organismer producerer toksiner, der forgifter fisk og skaldyr, hvilket påvirker fiskerisektoren og folkesundheden negativt.

Historie

Mennesker ved kysterne udviklede en vigtig forbindelse med alger. Mapuche, i Chile, inkluderer alger i deres mytologiske symbolik. På deres side er kineserne de første til at efterlade skriftlige referencer til disse organismer.

Fykologi eller algologi har som videnskab hovedsageligt sin oprindelse i den vestlige kultur, og dens udvikling er knyttet til botanikens historie. Vi kan genkende fire faser inden for dens historiske udvikling.

Det antikke Grækenland indtil slutningen af ​​det 18. århundrede

De første til at bruge udtrykket phykos (marine planter) til at henvise til alger var grækere Theophrastus og Dioscorides. Senere, fra dette græske navn, blev det romerske udtryk Fucus afledt, der blev brugt til at navngive disse organismer.

I det 16. og 17. århundrede blev der ikke udført mange undersøgelser inden for ficologi. Den tjekkiske botaniker Von Zalusian (1592) inkluderede alger sammen med svampe, lav og havurter i Musci-gruppen. Von Zakusian betragtede disse grupper som "Ruda et Confusa" (vanskelig og forvirrende) på grund af vanskelighederne ved at klassificere dem.

En anden botaniker, der leverede bidrag i de tidlige dage af ficology, var Gaspar Bauhin i sit arbejde Prodromus theatri botánica (1620). Forfatteren klassificerede forskellige grupper af planter som alger, såsom moser og hestehale (Equisetum).

I året 1711 beskrev den franske Ferchault de Reaumur de seksuelle strukturer af en arter af alger. Dette var et vigtigt bidrag til algologi, skønt botanikere som Samuel Gottlieb fortsatte med at tro, at alger gengives ved parthenogenese.

Linné inkluderede alger inden for kryptogam (frøfrie planter) i sit seksuelle klassificeringssystem (1735). Senere, i 1753, beskrev han slægten Fucus, og der begyndte gruppen at få en bedre definition.

1800 til 1880

Brug af bedre optiske mikroskoper genererede store fremskridt inden for phykologi. Det var i denne periode, at de fleste af de største grupper af alger, som de er kendt i dag, blev defineret.

Den første, der tydeligt demonstrerede algernes seksualitet, var schweizeren Pierre Vaucher i sit arbejde Histoire des conferves de'eau douce (1803). Fra dette arbejde genkendes algerne som en gruppe, og algologien begynder at konsolidere.

John Stackhouse. Kilde. Google Books via Wikimedia Commons

Det anses for, at engelskmanden John Stackhouse omdannede ficology til en videnskabelig disciplin. I 1801 undersøgte Stackhouse spiringen af ​​zygoten fra Fucus-arter og bestemte, at de hørte til forskellige slægter.

Senere foreslog den franske botaniker Jean Lamouroux et klassificeringssystem for alger i 1813. I sine værker beskrev han et stort antal arter og definerede tre store grupper (rød, brun og grøn alger).

Blandt datidens store phycologer skiller svenskerne CA Agardh og hans søn JG Agardh sig ud, som studerede alfornes morfologi. JG Agardh foreslog en klassificering af marine alger baseret på deres anatomiske egenskaber.

En anden fremtrædende algolog var den tyske Friedrich Kützing, der offentliggjorde adskillige behandlinger om ficologi, hvor han beskrev forskellige arter. I sin forskning tog han hovedsageligt hensyn til anatomien af ​​disse organismer.

Fra 1880 til begyndelsen af ​​1950'erne i det 20. århundrede

I det meste af denne periode blev phycology betragtet som en gren af ​​botanik, og alger blev inkluderet i Thallophyta (Plantae) -afdelingen. Undersøgelsen af ​​livscyklusserne for mange arter blev også udført, hvilket gjorde det muligt at definere de forskellige grupper mere tydeligt.

Den italienske ficolog Giovanni de Toni arbejdede i 35 år på sit arbejde Sillete Algarín, som blev udgivet i 1924. Dette arbejde samler al den viden om systematikken for alger, der eksisterede indtil videre.

Derudover blev marine ficology født med speciale i undersøgelsen af ​​alger, der er til stede i havene og oceanerne. I denne periode blev ekspeditioner startet langs forskellige kyster af verden for at klassificere disse organismer.

Moderne fase

I 50'erne (20. århundrede) var der et stort fremskridt inden for phykologi takket være udviklingen af ​​scanning og transmission elektronmikroskoper. Dette gjorde det muligt at studere aspekter af fysiologien, cellebiologien og økologien i de forskellige grupper af alger.

I 1970'erne ændrede den systematiske tilgang til ficology sig på grund af anvendelsen af ​​molekylære teknikker. Det var muligt at bestemme, at alger er en polyfyletisk gruppe (de har ikke en fælles stamfar). Således var cyanobakterier lokaliseret i bakterier og de andre grupper af alger i Protista Kingdom.

I øjeblikket er ficology en konsolideret disciplin, og der er adskillige forskere inden for dens forskellige studieretninger.

Studieområde

Phycology er den disciplin, der er dedikeret til studiet af alger. Det henvises ikke kun til en taksonomisk kategori (på grund af denne gruppes oprindelse), men den bruges stadig til praktiske formål.

Inden for alger findes både prokaryote og eukaryote celler, hvoraf de fleste fotosynteser. I gruppen af ​​eukaryoter er alger talofytter (planter med thallus), hvis primære fotosyntetiske pigment er klorofyl a.

Rød tang. Kilde: Ed Bierman, via Wikimedia Commons

Phycology studerer de morfologiske og anatomiske egenskaber ved de forskellige alger. Derudover vedrører den forskning på de organisatoriske udviklingsprocesser, herunder forskellige aspekter såsom chloroplastens udvikling og fotosyntetiske mekanismer.

Inden for fysiologi og biokemi har phycologer viet sig til studiet af de såkaldte ”rødvande”. Dette henviser til den eksponentielle vækst af visse mikroalger, der producerer phycotoxins, som er giftige organismer for marin fauna og mennesker.

Inden for algologi overvejes viden om algenes rolle i de økosystemer, hvor de findes,. Dette emne er af stor betydning for videnskaben, da disse organismer er de største iltproducenter på planeten.

På den anden side er alger nyttige for mennesker som mad og som basis for produktion af industriprodukter. Derfor undersøger phycology også potentielt nyttige arter såvel som de mest effektive måder at bruge alger på.

Nye forskningseksempler

Ficologi som disciplin omfatter forskellige områder af interesse for forskere. I øjeblikket skiller de dem, der er relateret til dets fysiologi, toksinproduktion, industriprodukter og systematik ud.

Fotosyntetiske mekanismer

Det er blevet antydet, at chloroplasterne af alger udviklede sig fra endosymbiotiske cyanobakterier. Forskning inden for dette felt er koncentreret om informationstransportmekanismer, der kontrollerer opdelingen og metabolismen af ​​chloroplaster.

I løbet af 2017 blev der udført en undersøgelse af cyanobakterier og andre grupper af alger. Ved hjælp af dette blev mekanismerne til anvendelse af ilt undersøgt, da overskridelse af dette element kan forårsage oxidativ skade i celler.

Resultaterne af denne undersøgelse viser, at i cyanobakterier aktiveres et enzym, der beskytter cellen mod høje lysintensiteter. I andre arter, blev biokemiske strategier observeret, at gøre cellerne ufølsomme over for overskydende O ₂.

Phycotoxins

Produktionen af ​​phycotoxins kan producere de såkaldte "rødvande", der skaber en stor økologisk og økonomisk indvirkning. Dette er grunden til, at phycology har fokuseret på studiet af disse forbindelser.

Forskellige undersøgelser er blevet udført for at bestemme, hvordan disse phycotoxins fungerer i forskellige organismer, herunder mennesker. I 2018 gennemgik spanske forskere toksinerne produceret af mikroalger og mekanismerne for virkning og symptomer, de producerer hos mennesker.

Rød tidevand Kilde: NOAA, via Wikimedia Commons

Biobrændstoffer

Fykologi har i de senere år viet opmærksomhed inden for biobrændstoffer. Talrige undersøgelser gennemføres i biologiske og anvendte aspekter af alger, der kan være potentielt anvendelige.

En gennemgang af udsigterne for anvendelse af alger som biobrændstoffer (udført i 2017) viser, at de største handlingsudfordringer er inden for det teknologiske område. De fokuserer hovedsageligt på at opnå høj biomasseproduktion såvel som at opnå passende vækstbetingelser.

Tungmetaller

Nogle alger, såsom Cladophora (grønalger) og Fucus (rødalger), er tolerante over for tungmetaller. I denne forstand udføres undersøgelser for at bestemme mængden af ​​metaller, som disse organismer kan indeholde.

Fra de opnåede oplysninger er der etableret simuleringsmodeller for opførsel af tungmetalkontaminering i vandmasser.

Systematisk

Fykologi har lagt stor vægt på den systematiske undersøgelse af alger. Dette felt har primært fokuseret på at studere algernes forhold til hinanden og deres virkning på andre organismer.

I denne forstand har molekylære teknikker været meget vigtige for at definere disse forhold mellem organismer.

For nylig blev de glasiale alger i Grønland, der er lokaliseret inden for gruppen af ​​chlorophytas (grønne alger), undersøgt. Det blev konstateret, at disse er de alger, der er mest relateret til planter, og at deres økologi kan hjælpe med til bedre at forstå plantekoloniseringen af ​​det landlige miljø.

Referencer

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen, og DA Waters (1998) Molecular Systematics of the Green Algae. s. 508-540. I: Soltis DE, PS Soltis og JJ Doyle (red.) Molecular Systematics of Plants II. Springer, Boston, MA. 585 s.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites og A Cabado (2018) Fykotoksiner i skaldyr: oprindelse, forekomst og virkninger på mennesker. Marts Drugs 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) Femte udgave. Cambrige University Press. New York, USA. 535 s.
4. Norton TA, M Melkonian og RA Andersen (1996) Algal biodiversitet. Phycologia 35: 308–326.
5. South GR and A Whittick (1987) Introduktion til phycology. Blackwell Scientific Publications. Oxford, UK. 343 s.