FICOLOGIE: ISTORIE, DOMENIU DE STUDIU ȘI CERCETARE - BIOLOGIE - 2025

Ficologie sau algology este disciplina științifică care studiază algele, concentrându - se în principal pe studiul mecanismelor lor fotosintetice, producerea de toxine, și produse industriale sistematice.

Algele sunt un grup polifiletic (fără strămoș comun) al organismelor fotosintetice prezente în peretele celular. Acest grup include indivizi unicelulari (cianobacterii sau alge albastru-verzui) și ca multicelulare. De asemenea, sunt incluse atât celule procariote, cât și eucariote.

Biocombustibil produs cu alge în laborator. Sursa: Honeywell, prin Wikimedia Commons

Ficologia a început în Grecia antică, cu lucrările lui Teofrast și Dioscoride. Multă vreme, algele au fost considerate plante, motiv pentru care au fost studiate în principal de botanici.

Linnaeus a fost primul care a folosit numele de alga pentru a defini acest grup de organisme, deși a inclus și câteva briofite. Cu toate acestea, este în secolul al XIX-lea când ficologia se ocupă ca disciplină, deoarece structura algelor este mai bine cunoscută.

În acești ani, mari ficologi, precum Stackhouse, Lamouroux și Kützing, au adus contribuții importante în biologia și clasificarea algelor. Lucrările sale s-au bazat în principal pe studiul anatomiei și ciclului de viață al acestor organisme.

Printre domeniile de studiu în fitologie, se evidențiază cercetarea „maree roșie”, cauzată de creșterea exponențială a microalgei. Aceste organisme produc toxine care otrăvesc peștele și crustaceea, afectând negativ industria pescuitului și sănătatea publică.

Istorie

Civilizațiile umane costiere au dezvoltat o legătură importantă cu algele. Mapușii din Chile includ algele în simbolismul lor mitologic. La rândul lor, chinezii sunt primii care lasă trimiteri scrise la aceste organisme.

Ficologia sau algologia, ca știință, își are originea în principal în cultura occidentală, iar dezvoltarea ei este legată de istoria botanicii. Putem recunoaște patru faze în evoluția sa istorică.

Grecia antică până la sfârșitul secolului XVIII

Primii care au folosit termenul phykos (plante marine) pentru a se referi la alge au fost grecii Theophrastus și Dioscorides. Mai târziu, din acest nume grecesc, a fost derivat termenul roman Fucus, folosit pentru a denumi aceste organisme.

În secolele al XVI-lea și al XVII-lea, nu au fost efectuate multe studii în domeniul ficologiei. Botanistul ceh Von Zalusian (1592) a inclus algele împreună cu ciuperci, licheni și ierburi de mare din grupul Musci. Von Zakusian a considerat aceste grupuri drept „Ruda et Confusa” (dificile și confuze), datorită dificultății de clasificare a acestora.

Un alt botanist care a contribuit în primele zile ale ficologiei a fost Gaspar Bauhin, în lucrarea sa Prodromus theatri botánica (1620). Autorul a clasificat diferite grupuri de plante ca alge, cum ar fi mușchi și coada-calului (Equisetum).

În anul 1711, francezul Ferchault de Reaumur a descris structurile sexuale ale unei specii de alge. Aceasta a fost o contribuție importantă la algologie, deși botaniști precum Samuel Gottlieb au continuat să considere că algele reproduse prin partenogeneză.

Linnaeus a inclus algele în criptogame (plante fără semințe) în sistemul său de clasificare sexuală (1735). Mai târziu, în 1753 a descris genul Fucus, iar acolo grupul a început să aibă o definiție mai bună.

1800 - 1880

Utilizarea mai bune microscopuri optice a generat progrese majore în ficologie. În această perioadă au fost definite majoritatea grupurilor majore de alge, așa cum sunt cunoscute astăzi.

Primul care a demonstrat clar sexualitatea algelor a fost elvețianul Pierre Vaucher în lucrarea sa Histoire des conferes de’eau douce (1803). Din această lucrare, algele sunt recunoscute ca grup și algologia începe să se consolideze.

John Stackhouse. Sursă. Google Books, prin Wikimedia Commons

Se consideră că englezul John Stackhouse a transformat ficologia într-o disciplină științifică. În 1801, Stackhouse a studiat germinarea zigotului din speciile Fucus și a stabilit că acestea aparțin diferitelor genuri.

Ulterior, botanistul francez Jean Lamouroux a propus un sistem de clasificare a algelor în 1813. În lucrările sale, el a descris un număr mare de specii și a definit trei grupuri mari (alge roșii, brune și verzi).

Printre marii fitologi ai vremii, se află suedezii CA Agardh și fiul său JG Agardh, care au studiat morfologia algelor. JG Agardh a propus o clasificare a algelor marine pe baza caracteristicilor lor anatomice.

Un alt algolog de seamă a fost germanul Friedrich Kützing, care a publicat numeroase tratate despre ficologie în care a descris diverse specii. În cercetările sale, el a avut în vedere în principal anatomia acestor organisme.

Din 1880 până la începutul anilor ’50 ai secolului XX

În cea mai mare parte a acestei perioade, fitologia a fost considerată o ramură a botanicii și algele au fost incluse în divizia Thallophyta (Plantae). Studiul ciclurilor de viață al multor specii a fost, de asemenea, realizat, ceea ce a permis definirea mai clar a diferitelor grupuri.

Ficologul italian Giovanni de Toni a lucrat timp de 35 de ani la lucrarea sa Sillete Algarín, care a fost publicată în 1924. Această lucrare colectează toate cunoștințele despre sistematica algelor existente până în prezent.

În plus, s-a născut ficologia marină, specializată în studiul algelor prezente în mări și oceane. În această perioadă, au fost începute expediții de-a lungul diferitelor coaste ale lumii pentru a clasifica aceste organisme.

Faza modernă

În anii 50 (secolul XX) s-a înregistrat un avans mare în fitologie, datorită dezvoltării microscopelor electronice de scanare și transmisie. Acest lucru a făcut posibilă studierea aspectelor fiziologiei, biologiei celulare și ecologiei diferitelor grupuri de alge.

În anii '70, abordarea sistematică a ficologiei s-a schimbat, datorită utilizării tehnicilor moleculare. A fost posibil să se determine că algele sunt o grupare polifiletică (nu au un strămoș comun). Astfel, cianobacteriile au fost localizate în bacterii și în celelalte grupuri de alge din Regatul Protista.

În prezent, ficologia este o disciplină consolidată și există numeroși cercetători în diferitele sale domenii de studiu.

Domeniu de studiu

Ficologia este disciplina care este dedicată studiului algelor. Nu se referă doar la o categorie taxonomică (datorită originii acestui grup), dar este încă utilizată în scopuri practice.

În cadrul algelor, se găsesc atât celule procariote cât și eucariote, majoritatea fotosintetizând. În grupul eucariotelor, algele sunt talofite (plante cu talus) al căror pigment fotosintetic primar este clorofila a.

Alge roșii. Sursa: Ed Bierman, prin Wikimedia Commons

Ficologia studiază caracteristicile morfologice și anatomice ale diferitelor grupuri de alge. În plus, abordează cercetările asupra proceselor evolutive ale acestor organisme, incluzând diverse aspecte precum evoluția cloroplastului și a mecanismelor fotosintetice.

În domeniul fiziologiei și biochimiei, fitologii s-au dedicat studiului așa-numitelor „maree roșie”. Aceasta se referă la creșterea exponențială a anumitor microalge care produc fitotoxine, care sunt organisme toxice pentru fauna marină și pentru oameni.

În cadrul algologiei, este avută în vedere cunoașterea rolului algelor în ecosistemele în care se găsesc. Acest subiect este de mare importanță pentru știință, deoarece aceste organisme sunt principalii producători de oxigen de pe planetă.

Pe de altă parte, algele sunt utile pentru om ca aliment și ca bază pentru producția de produse industriale. Prin urmare, fitologia studiază și specii potențial utile, precum și cele mai eficiente modalități de utilizare a algelor.

Exemple de cercetare recente

Ficologia ca disciplină cuprinde diferite domenii de interes pentru cercetători. În prezent, cele legate de fiziologia sa, producția de toxine, produsele industriale și sistematicele ies în evidență.

Mecanisme fotosintetice

S-a sugerat că cloroplastele algelor au evoluat din cianobacterii endosimbiotice. Cercetările în acest domeniu sunt concentrate pe mecanismele de transport a informațiilor care controlează diviziunea și metabolismul cloroplastelor.

În 2017, a fost efectuat un studiu în cianobacterii și alte grupuri de alge. Prin aceasta s-au investigat mecanismele de utilizare a oxigenului, deoarece excesele acestui element pot provoca leziuni oxidative în celule.

Rezultatele acestui studiu arată că în cianobacterii este activată o enzimă care protejează celula de intensități mari de lumină. In alte specii, strategii biochimice au observat că face celulele insensibil la excesul O ₂ .

Phycotoxins

Producția de fitotoxine poate produce așa-numitele „maree roșie”, care generează un impact ecologic și economic deosebit. Acesta este motivul pentru care ficologia s-a concentrat pe studiul acestor compuși.

Au fost efectuate diverse investigații pentru a determina cum acționează aceste fitotoxine în diferite organisme, inclusiv la oameni. În 2018, cercetătorii spanioli au examinat toxinele produse de microalge și mecanismele de acțiune și simptomele pe care le produc la om.

Marea roșie. Sursa: NOAA, prin Wikimedia Commons

biocombustibilii

Ficologia, în ultimii ani, a dedicat atenția domeniului biocombustibililor. Sunt efectuate numeroase investigații în aspecte biologice și aplicate ale algelor care pot fi utilizabile.

O revizuire a perspectivelor de utilizare a algelor ca biocombustibili (realizată în 2017) indică faptul că principalele provocări ale acțiunii sunt în domeniul tehnologic. În principal, acestea sunt axate pe realizarea unei producții ridicate de biomasă, precum și pe atingerea condițiilor adecvate de creștere.

Metale grele

Unele genuri de alge precum Cladophora (algele verzi) și Fucus (algele roșii) sunt tolerante la metalele grele. În acest sens, sunt efectuate studii pentru a determina cantitatea de metale pe care aceste organisme le pot conține.

Din informațiile obținute, s-au stabilit modele de simulare privind comportamentul contaminării metalelor grele în corpurile de apă.

Sistematic

Ficologia a acordat o mare importanță studiului sistematic al algelor. Acest câmp s-a concentrat în principal pe studierea relației algelor între ele și efectul acestora asupra altor organisme.

În acest sens, tehnicile moleculare au fost foarte importante în definirea acestor relații între organisme.

Recent, au fost studiate algele glaciare din Groenlanda, situate în grupul de clorofite (alge verzi). S-a constatat că acestea sunt algele cele mai legate de plante și că ecologia lor poate ajuta la o mai bună înțelegere a colonizării plantelor din mediul terestru.

Referințe

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen și DA Waters (1998) Sistemul molecular al algelor verzi. pp. 508-540. În: Soltis DE, PS Soltis și JJ Doyle (eds) Sistematică moleculară a plantelor II. Springer, Boston, MA. 585 p.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites și A Cabado (2018) Ficotoxine în scoicile marine: origine, apariție și efecte asupra oamenilor. Droguri din 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) A cincea ediție. Presa universitară din Cambrige. New York, SUA. 535 p.
4. Norton TA, M Melkonian și RA Andersen (1996) Biodiversitatea algelor. Phycologia 35 : 308-326.
5. South GR and A Whittick (1987) Introducere în fitologie. Blackwell Publicatii stiintifice. Oxford, Marea Britanie. 343 p.