FYKOLOGI: HISTORIA, STUDIEOMRÅDE OCH FORSKNING - BIOLOGI - 2025

Den Phycology eller algologi är vetenskaplig disciplin som studerar alger, med fokus på studier av deras fotosyntetiska mekanismer, produktion av toxiner, och systematiska industriprodukter.

Alger är en polyfyletisk grupp (utan en gemensam förfader) av fotosyntetiska organismer som finns i cellväggen. Denna grupp inkluderar enhjuliga individer (cyanobakterier eller blågröna alger) och som flercelliga. På samma sätt inkluderas både prokaryota och eukaryota celler.

Biobränsle producerat med alger i laboratoriet. Källa: Honeywell, via Wikimedia Commons

Fikologin började i antika Grekland med verk av Theophrastus och Dioscorides. Under en lång tid ansågs alger som växter, varför de främst studerades av botaniker.

Linné var den första som använde namnet alger för att definiera denna grupp organismer, även om han också inkluderade några bryofyter. Det är emellertid under det nittonhundratalet då fikologin tar tag som en disciplin, eftersom algernas struktur är bättre känd.

Under dessa år har stora fikologer, såsom Stackhouse, Lamouroux och Kützing, gjort viktiga bidrag i biologin och klassificeringen av alger. Hans verk baserades främst på studien av dessa organismernas anatomi och livscykel.

Bland forskningsområdena i fagologi skiljer sig forskningen om "röda tidvatten", orsakad av den exponentiella tillväxten av mikroalger. Dessa organismer producerar toxiner som förgiftar fisk och skaldjur, vilket påverkar fiskerinäringen och folkhälsan negativt.

Historia

Mänskliga kustcivilisationer utvecklade en viktig koppling till alger. Mapuche i Chile inkluderar alger i deras mytologiska symbolik. För sin del är kineserna de första som lämnar skriftliga referenser till dessa organismer.

Fykologi eller algologi har som vetenskap huvudsakligen sitt ursprung i västerländsk kultur och dess utveckling är kopplat till botanikens historia. Vi kan känna igen fyra faser inom dess historiska utveckling.

Forntida Grekland fram till slutet av 1700-talet

De första som använde termen phykos (marina växter) för att hänvisa till alger var grekerna Theophrastus och Dioscorides. Senare, från detta grekiska namn, härleddes den romerska termen Fucus, som användes för att namnge dessa organismer.

Under det sextonde och sjuttonde århundradet genomfördes inte många studier inom fikologi. Den tjeckiska botanisten Von Zalusian (1592) inkluderade alger tillsammans med svampar, lavar och havsörter i Musci-gruppen. Von Zakusian ansåg dessa grupper som "Ruda et Confusa" (svårt och förvirrande) på grund av svårigheten att klassificera dem.

En annan botaniker som gav bidrag under ficologins tidiga dagar var Gaspar Bauhin, i sitt arbete Prodromus theatri botánica (1620). Författaren klassificerade olika grupper av växter som alger, till exempel mossor och hästsvansar (Equisetum).

År 1711 beskrev den franska Ferchault de Reaumur de sexuella strukturerna av en arter av alger. Detta var ett viktigt bidrag till algologin, även om botaniker som Samuel Gottlieb fortsatte att tänka på att alger som reproducerades genom parenogenes.

Linné inkluderade alger inom kryptogamer (fröfria växter) i sitt sexuella klassificeringssystem (1735). Senare, 1753, beskrev han släkten Fucus, och där började gruppen ha en bättre definition.

1800 till 1880

Användningen av bättre optiska mikroskop genererade stora framsteg inom cykologi. Det var under denna period som de flesta huvudgrupper av alger, som de är kända idag, definierades.

Den första som tydligt visade algernas sexualitet var schweizaren Pierre Vaucher i hans verk Histoire des conferves de'eau douce (1803). Från detta arbete erkänns algerna som en grupp och algologin börjar konsolideras.

John Stackhouse. Källa. Google Books via Wikimedia Commons

Det anses att engelsmannen John Stackhouse förvandlade ficology till en vetenskaplig disciplin. År 1801 studerade Stackhouse groddningen av zygoten av Fucus-arter och bestämde att de tillhörde olika släkten.

Senare föreslog den franska botanisten Jean Lamouroux ett klassificeringssystem för alger 1813. I sina arbeten beskrev han ett stort antal arter och definierade tre stora grupper (röda, bruna och gröna alger).

Bland tidens stora phycologer sticker svenskarna CA Agardh och hans son JG Agardh ut, som studerade alfornas morfologi. JG Agardh föreslog en klassificering av marina alger baserat på deras anatomiska egenskaper.

En annan framträdande algolog var den tyska Friedrich Kützing, som publicerade ett antal behandlingar om fikologi där han beskrev olika arter. I sin forskning tog han främst hänsyn till anatomin hos dessa organismer.

Från 1880 till början av 1950-talet av 1900-talet

Under större delen av denna period ansågs cykologi som en gren av botanik och alger ingick i Thallophyta (Plantae) -divisionen. Studien av livscykeln för många arter genomfördes också, vilket gjorde det möjligt för de olika grupperna att definieras tydligare.

Den italienska ficologen Giovanni de Toni arbetade i 35 år på sitt verk Sillete Algarín, som publicerades 1924. Detta arbete samlar all kunskap om systematik för alger som hittills funnits.

Dessutom föddes marin ficology, som specialiserat sig på studier av alger närvarande i hav och hav. Under denna period startades expeditioner längs olika kuster i världen för att klassificera dessa organismer.

Modern fas

På 1950-talet (1900-talet) var det ett stort framsteg inom phykologi, tack vare utvecklingen av skannings- och transmissionselektronmikroskop. Detta gjorde det möjligt att studera aspekter av fysiologi, cellbiologi och ekologi hos de olika grupperna av alger.

På 1970-talet förändrades den systematiska strategin för fikologi på grund av användning av molekylära tekniker. Det var möjligt att fastställa att alger är en polyfyletisk grupp (de har inte en gemensam förfader). Således var cyanobakterier lokaliserade i bakterier och de andra grupperna av alger i Protista Kingdom.

För närvarande är ficology en konsoliderad disciplin och det finns många forskare inom dess olika fält.

Studieområde

Fykologi är den disciplin som ägnas åt studier av alger. Det hänvisas inte bara till en taxonomisk kategori (på grund av denna grupps ursprung), men den används fortfarande för praktiska ändamål.

Inom alger finns både prokaryota och eukaryota celler, varav de flesta fotosynteser. I gruppen av eukaryoter är alger talofyter (växter med thallus) vars primära fotosyntetiska pigment är klorofyll a.

Röd tang. Källa: Ed Bierman, via Wikimedia Commons

Fykologi studerar de morfologiska och anatomiska egenskaperna hos de olika grupperna av alger. Dessutom behandlar den forskning om de evolutionära processerna för dessa organismer, inklusive olika aspekter såsom utvecklingen av kloroplasten och de för fotosyntetiska mekanismer.

Inom fysiologi och biokemi har fykologer ägnat sig åt studiet av de så kallade ”rödvatten”. Detta hänvisar till den exponentiella tillväxten av vissa mikroalger som producerar fykotoxiner, som är giftiga organismer för marin fauna och människor.

Inom algologi övervägs kunskap om algornas roll i ekosystemen där de finns. Detta ämne är av stor betydelse för vetenskapen, eftersom dessa organismer är de viktigaste syreproducenterna på planeten.

Å andra sidan är alger användbara för människor som mat och som bas för produktion av industriprodukter. Därför studerar cykologi också potentiellt användbara arter, liksom de mest effektiva sätten att använda alger.

Nya exempel på forskning

Fikologi som disciplin omfattar olika intressanta områden för forskare. För närvarande sticker de som är relaterade till dess fysiologi, toxinproduktion, industriella produkter och systematik.

Fotosyntetiska mekanismer

Det har föreslagits att kloroplaster av alger utvecklats från endosymbiotiska cyanobakterier. Forskning inom detta område är inriktad på informationstransportmekanismer som kontrollerar uppdelningen och metabolismen av kloroplaster.

Under 2017 genomfördes en studie på cyanobakterier och andra grupper av alger. Genom detta undersöktes mekanismerna för syreanvändning, eftersom överskott av detta element kan orsaka oxidativ skada i cellerna.

Resultaten från denna studie visar att i cyanobakterier aktiveras ett enzym som skyddar cellen från höga ljusintensiteter. I andra arter, har biokemiska strategier observerat att rendera celler okänsliga för överskott O ₂ .

Phycotoxins

Produktionen av fykotoxiner kan producera de så kallade "rödvatten", som ger en stor ekologisk och ekonomisk inverkan. Det är därför phycology har fokuserat på studien av dessa föreningar.

Olika undersökningar har genomförts för att bestämma hur dessa fykotoxiner verkar i olika organismer, inklusive människor. År 2018 granskade spanska forskare toxiner som produceras av mikroalger och mekanismerna för verkan och symtom de producerar hos människor.

Rödvatten. Källa: NOAA, via Wikimedia Commons

biobränslen

Fykologi har under de senaste åren ägnat uppmärksamhet åt biobränslen. Många undersökningar genomförs i biologiska och tillämpade aspekter av alger som kan vara användbara.

En översyn av utsikterna för användning av alger som biobränslen (genomförd 2017) tyder på att de viktigaste utmaningarna inom det tekniska området är. De fokuserar huvudsakligen på att uppnå hög biomassaproduktion samt uppnå lämpliga odlingsförhållanden.

Tungmetaller

En del alger som Cladophora (gröna alger) och Fucus (röda alger) är toleranta mot tungmetaller. I detta avseende genomförs studier för att bestämma mängden metaller som dessa organismer kan innehålla.

Från den erhållna informationen har simuleringsmodeller fastställts för beteendet med tungmetallföroreningar i vattendrag.

Systematisk

Fykologi har lagt stor vikt vid den systematiska studien av alger. Detta område har främst fokuserat på att studera förhållanden mellan alger till varandra och deras effekt på andra organismer.

I denna mening har molekyltekniker varit mycket viktiga för att definiera dessa förhållanden mellan organismer.

Nyligen studerades de glaciala algerna i Grönland, som ligger inom gruppen klorofytor (gröna alger). Det konstaterades att det är de alger som är mest relaterade till växter och att deras ekologi kan hjälpa till att bättre förstå växtkoloniseringen av den markbundna miljön.

referenser

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen, och DA Waters (1998) Molecular Systematics of the Green Algae. sid 508-540. I: Soltis DE, PS Soltis och JJ Doyle (red.) Molecular Systematics of Plants II. Springer, Boston, MA. 585 sid.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites och A Cabado (2018) Fykotoxiner i marin skaldjur: ursprung, förekomst och effekter på människor. Mar. Drugs 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) Femte upplagan. Cambrige University Press. New York, USA. 535 sid.
4. Norton TA, M Melkonian och RA Andersen (1996) Algal biologisk mångfald. Phycologia 35 : 308–326.
5. South GR and A Whittick (1987) Introduction to Phycology. Blackwell Scientific Publications. Oxford, Storbritannien. 343 sid.