FYKOLOGIA: HISTORIA, OPISKELU- JA TUTKIMUSALUE - BIOLOGIA - 2026

Fykologia tai algology on tieteenalan että tutkimukset levät, jossa keskitytään pääasiassa tutkimus niiden photosynthetic mekanismeja, tuottamalla toksiineja, ja järjestelmällinen teollisuustuotteita.

Levät ovat polysyleettinen ryhmä (ilman yhteistä esi-isää) valkosynteettisiä organismeja, jotka ovat läsnä soluseinämässä. Tähän ryhmään kuuluvat yksisoluiset yksilöt (sinilevät tai sinilevät) ja monisoluiset. Samoin mukaan otetaan sekä prokaryoottiset että eukaryoottiset solut.

Biopolttoaine, joka on tuotettu levällä laboratoriossa. Lähde: Honeywell, Wikimedia Commonsin kautta

Fikologia alkoi antiikin Kreikassa Theophrastuksen ja Dioscoridesin teoksilla. Leviä pidettiin pitkään kasveina, minkä vuoksi niitä tutkivat pääasiassa kasvitieteilijät.

Linnaeus käytti ensimmäisenä nimeä levä tämän organismitryhmän määrittelemiseen, vaikka hän sisälsi myös joitain sammakkoja. Kuitenkin ficologia on kurinalaisuus 1800-luvulla, koska levien rakenne tunnetaan paremmin.

Näinä vuosina suuret fikologit, kuten Stackhouse, Lamouroux ja Kützing, antoivat merkittävän panoksen levien biologiaan ja luokitteluun. Hänen teoksensa perustuivat pääasiassa näiden organismien anatomian ja elinkaaren tutkimukseen.

Fykologian tutkimuksen osa-alueista erottuu "punaisten vuoroveden" tutkimus, joka johtuu mikrolevien eksponentiaalisesta kasvusta. Nämä organismit tuottavat toksiineja, jotka myrkyttävät kaloja ja äyriäisiä ja vaikuttavat kielteisesti kalastusteollisuuteen ja kansanterveyteen.

Historia

Rannikon ihmissivilisaatiot kehittivät tärkeän yhteyden levien kanssa. Chilessä sijaitseva Mapuche sisältää levät mytologisessa symbolismissaan. Kiinalaiset puolestaan ​​jättävät ensimmäiset kirjalliset viittaukset näihin organismeihin.

Fykologia tai algologia tieteenä on peräisin lähinnä länsimaisesta kulttuurista ja sen kehitys liittyy kasvitieteen historiaan. Voimme tunnistaa neljä vaihetta sen historiallisessa evoluutiossa.

Muinainen Kreikka 1700-luvun loppuun asti

Ensimmäiset käyttivät termiä phykos (merikasvit) viittaamaan leviin kreikkalaisilla Theophrastus ja Dioscorides. Myöhemmin tästä kreikkalaisesta nimestä johdettiin roomalainen termi Fucus, jota käytettiin näiden organismien nimeämiseen.

Kuudennentoista ja seitsemännentoista vuosisadan aikana fikologian alalta ei tehty paljon tutkimuksia. Tšekkiläinen kasvitieteilijä Von Zalusian (1592) sisälsi levät sekä sienet, jäkälät ja meriyrtit Musci-ryhmään. Von Zakusian piti näitä ryhmiä "Ruda et Confusa" -ryhmänä (vaikeaa ja hämmentävää), koska niiden luokittelu oli vaikeaa.

Toinen kasvitieteilijä, joka on osallistunut fikologian alkuaikoina, oli Gaspar Bauhin, teoksessaan Prodromus theatri botánica (1620). Kirjailija luokitteli eri kasviryhmät leväksi, kuten sammalta ja piparjuuria (Equisetum).

Vuonna 1711 ranskalainen Ferchault de Reaumur kuvasi levälajin sukupuolirakenteita. Tämä oli tärkeä panos algologiaan, vaikka Samuel Gottliebin kaltaiset kasvitieteilijät katsoivat edelleen parthenogeneesin kautta lisääntyneitä leviä.

Linnaeus sisälsi levät kryptogameihin (siemenettömät kasvit) seksuaaliseen luokittelujärjestelmäänsä (1735). Myöhemmin, vuonna 1753 hän kuvasi suvun Fucus, ja siellä ryhmä alkoi olla parempi määritelmä.

1800 - 1880

Parempien optisten mikroskooppien käyttö synnytti merkittäviä parannuksia fykologiassa. Juuri tällä kaudella määriteltiin suurin osa levien tärkeimmistä ryhmistä, kuten ne nykyään tunnetaan.

Ensimmäinen, joka osoitti selvästi levien seksuaalisuuden, oli sveitsiläinen Pierre Vaucher hänen teoksessaan Histoire des conferves de'eau douce (1803). Tästä työstä levät tunnustetaan ryhmäksi ja algologia alkaa vahvistaa.

John Stackhouse. Lähde. Google-kirjat Wikimedia Commonsin kautta

Katsotaan, että englantilainen John Stackhouse muutti fikologian tieteelliseksi tieteenalaksi. Vuonna 1801 Stackhouse tutki Fucus-lajien tsygootin itävyyttä ja totesi niiden kuuluvan eri suvuihin.

Myöhemmin ranskalainen kasvitieteilijä Jean Lamouroux ehdotti levien luokittelujärjestelmää vuonna 1813. Hän kuvaa teoksissaan suurta määrää lajeja ja määritteli kolme suurta ryhmää (punaiset, ruskeat ja vihreät levät).

Ajan suurista fysiologista erottuivat ruotsalaiset CA Agardh ja hänen poikansa JG Agardh, jotka tutkivat levien morfologiaa. JG Agardh ehdotti merilevien luokittelua niiden anatomisten ominaisuuksien perusteella.

Toinen merkittävä algologi oli saksalainen Friedrich Kützing, joka julkaisi useita fikologisia tutkielmia, joissa hän kuvasi erilaisia ​​lajeja. Hän otti tutkimuksessaan pääasiassa huomioon näiden organismien anatomian.

Vuodesta 1880 1950-luvun alusta 1900-luvulla

Suurimman osan tästä ajanjaksosta fykologiaa pidettiin kasvitieteen haarana ja levät sisällytettiin Thallophyta (Plantae) -jaostoon. Suoritettiin myös monien lajien elinkaaritutkimus, joka antoi eri ryhmille mahdollisuuden määritellä selkeämmin.

Italialainen fikologi Giovanni de Toni työskenteli 35 vuotta Sillete Algarín -teoksessaan, joka julkaistiin vuonna 1924. Tässä työssä kerätään kaikki tiedot levien systematiikasta, joka oli tähän mennessä olemassa.

Lisäksi syntyi merifikologia, joka on erikoistunut merien ja valtamerten levien tutkimukseen. Tänä aikana aloitettiin retket maailman eri rannikoille näiden organismien luokittelemiseksi.

Moderni vaihe

50-luvulla (1900-luku) fyologiassa tapahtui suuri edistysaskel skannaus- ja siirtonelektromikroskooppien kehittämisen ansiosta. Tämä antoi mahdolliseksi tutkia eri leväryhmien fysiologiaa, solubiologiaa ja ekologiaa.

1970-luvulla systemaattinen lähestymistapa fikologiaan muuttui johtuen molekyylitekniikoiden käytöstä. Oli mahdollista määrittää, että levät ovat monimuotoisia ryhmiä (niillä ei ole yhteistä esi-isää). Syanobakteerit sijaitsivat siis bakteereissa ja muissa leväryhmissä Protista-valtakunnassa.

Tällä hetkellä fikologia on vakiintunut tieteenala, ja sen eri tutkimusaloilla on lukuisia tutkijoita.

Opintolinja

Fykologia on levien tutkimukselle omistettu tiede. Sitä ei viitata vain taksonomiseen luokkaan (johtuen tämän ryhmän alkuperästä), mutta sitä käytetään edelleen käytännön tarkoituksiin.

Levästä löytyy sekä prokaryoottisia että eukaryoottisia soluja, joista valtaosa syntetisoituu. Eukaryoottien ryhmässä levät ovat talofyyttejä (talleja sisältäviä kasveja), joiden ensisijainen fotosynteettinen pigmentti on klorofylli a.

Punainen merilevä. Lähde: Ed Bierman, Wikimedia Commonsin kautta

Fykologia tutkii eri leväryhmien morfologisia ja anatomisia ominaisuuksia. Lisäksi se käsittelee näiden organismien evoluutioprosessien tutkimusta, mukaan lukien eri näkökohdat, kuten kloroplastin ja fotosynteesimekanismien kehitys.

Fysiologian ja biokemian alalla fykologit ovat omistautuneet nk. Punaisten vuoroveden tutkimiseen. Tämä tarkoittaa tiettyjen mikrolevien kasvua eksponentiaalisesti, jotka tuottavat fytoksiinejä, jotka ovat merieläimille ja ihmisille myrkyllisiä organismeja.

Algologiassa harkitaan tietoa levien roolista ekosysteemeissä, joissa ne löytyvät. Tämä aihe on erittäin tärkeä tiedelle, koska nämä organismit ovat planeetan tärkeimmät hapen tuottajat.

Toisaalta levät ovat hyödyllisiä ihmisille ruuana ja teollisuustuotteiden tuotannon perustana. Siksi fykologia tutkii myös potentiaalisesti hyödyllisiä lajeja sekä tehokkaimpia tapoja käyttää leviä.

Viimeaikaiset tutkimusesimerkit

Fikologia tieteenalana kattaa tutkijoita kiinnostavat eri alueet. Tällä hetkellä erottuvat fysiologiaan, toksiinien tuotantoon, teollisuustuotteisiin ja systematiikkaan liittyvät.

Fotosynteesimekanismit

On ehdotettu, että levien kloroplastit kehittyivät endosymbioottisista syanobakteereista. Tämän alan tutkimus keskittyy kloroplastien jakautumista ja aineenvaihduntaa sääteleviin tiedonsiirtomekanismeihin.

Vuoden 2017 aikana tehtiin tutkimus sinilevä- ja muista leväryhmistä. Tämän avulla tutkittiin hapen käytön mekanismeja, koska tämän alkuaineen ylimäärät voivat aiheuttaa hapettumisvaurioita soluissa.

Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että syanobakteereissa aktivoituu entsyymi, joka suojaa solua korkeilta valon voimakkuuksilta. Muissa lajeissa havaittiin biokemiallisia strategioita, jotka tekevät soluista tuntemattomia ylimääräiselle O _{2: lle}.

Phycotoxins

Fytoksiinien tuotannolla voidaan tuottaa niin kutsuttuja "punaisia ​​vuorovesiä", jotka aiheuttavat suuria ekologisia ja taloudellisia vaikutuksia. Siksi fykologia on keskittynyt näiden yhdisteiden tutkimukseen.

Erilaisia ​​tutkimuksia on suoritettu sen selvittämiseksi, kuinka nämä fytoksiinit toimivat erilaisissa organismeissa, mukaan lukien ihmiset. Espanjalaiset tutkijat tarkastelivat vuonna 2018 mikrolevien tuottamia toksiineja sekä niiden mekanismeja ja oireita ihmisillä.

Punainen vuorovesi. Lähde: NOAA, Wikimedia Commonsin kautta

biopolttoaineet

Fykologia on viime vuosina kiinnittänyt huomiota biopolttoaineiden alaan. Levien biologisista ja soveltuvista näkökohdista tehdään lukuisia tutkimuksia, jotka voivat olla käyttökelpoisia.

Katsaus levien käytöstä biopolttoaineina (toteutettu vuonna 2017) osoittaa, että tärkeimmät toimintahaasteet ovat tekniikan alueella. Pääasiassa ne keskittyvät korkean biomassantuotannon saavuttamiseen sekä sopivien kasvuolojen saavuttamiseen.

Raskasmetallit

Jotkut leväsukut, kuten Cladophora (vihreät levät) ja Fucus (punalevät), kestävät raskasmetalleja. Tässä mielessä tehdään tutkimuksia metallien määrän määrittämiseksi, joita nämä organismit voivat sisältää.

Saatujen tietojen perusteella on muodostettu simulointimalleja raskasmetallien saastumisen käyttäytymisestä vesistöissä.

systemaattinen

Fykologia on pitänyt levien systemaattista tutkimusta erittäin tärkeänä. Tämä kenttä on keskittynyt ensisijaisesti levien suhteeseen toisiinsa ja niiden vaikutukseen muihin organismeihin.

Tässä mielessä molekyylitekniikat ovat olleet erittäin tärkeitä näiden organismien välisten suhteiden määrittelemisessä.

Äskettäin tutkittiin Grönlannin jäätikköleviä, jotka kuuluvat Chlorophytas-ryhmään (vihreät levät). Todettiin, että nämä ovat kasveihin lähinnä liittyviä leviä ja että niiden ekologisuus voi auttaa ymmärtämään paremmin maaympäristön kasvien kolonisaatiota.

Viitteet

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen ja DA Waters (1998) Molecular Systematics of Green Legae. sivut 508 - 540. Julkaisussa: Soltis DE, PS Soltis ja JJ Doyle (toim.) Molecular Systemes of Plants II. Springer, Boston, MA. 585 s.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites ja A Cabado (2018) Fytoksiinit meren simpukoissa: alkuperä, esiintyminen ja vaikutukset ihmisiin. Maaliskuu Drugs 16: 1-26.
3. Lee RE (2018), viides painos. Cambrige University Press. New York, Yhdysvallat. 535 s.
4. Norton TA, M Melkonian ja RA Andersen (1996) Levien biologinen monimuotoisuus. Phycologia 35: 308–326.
5. South GR ja A Whittick (1987) Johdanto fysiologiaan. Blackwellin tieteelliset julkaisut. Oxford, Iso-Britannia. 343 s.