PHYCOLOGY: LỊCH SỬ, LĨNH VỰC HỌC TẬP VÀ NGHIÊN CỨU - SINH HỌC - 2025

Các phycology hoặc algology là môn khoa học nghiên cứu rằng tảo, tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu các cơ chế của họ quang hợp, sản sinh độc tố, và các sản phẩm công nghiệp có hệ thống.

Tảo là một nhóm đa sinh (không có tổ tiên chung) của các sinh vật quang hợp có mặt trong thành tế bào. Nhóm này bao gồm các cá thể đơn bào (vi khuẩn lam hoặc tảo xanh lam) và đa bào. Tương tự như vậy, cả tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực đều được bao gồm.

Nhiên liệu sinh học được sản xuất bằng tảo trong phòng thí nghiệm. Nguồn: Honeywell, qua Wikimedia Commons

Sự hư cấu bắt đầu ở Hy Lạp cổ đại, với các tác phẩm của Theophrastus và Dioscorides. Trong một thời gian dài, tảo được coi là thực vật, đó là lý do tại sao chúng chủ yếu được nghiên cứu bởi các nhà thực vật học.

Linnaeus là người đầu tiên sử dụng tên tảo để xác định nhóm sinh vật này, mặc dù ông cũng bao gồm một số loài bryophytes. Tuy nhiên, đó là vào thế kỷ 19 khi hư cấu học được coi là một ngành học, vì cấu trúc của tảo được biết đến nhiều hơn.

Trong những năm này, các nhà hư cấu vĩ đại như Stackhouse, Lamouroux và Kützing, đã có những đóng góp quan trọng trong sinh học và phân loại tảo. Các công trình của ông chủ yếu dựa trên nghiên cứu về giải phẫu và vòng đời của những sinh vật này.

Trong số các lĩnh vực nghiên cứu về phycology, nghiên cứu về "thủy triều đỏ", gây ra bởi sự phát triển theo cấp số nhân của vi tảo, nổi bật. Những sinh vật này tạo ra chất độc gây nhiễm độc cho cá và động vật có vỏ, ảnh hưởng tiêu cực đến ngành đánh bắt và sức khỏe cộng đồng.

Lịch sử

Các nền văn minh ven biển của con người đã phát triển một liên kết quan trọng với tảo. Mapuche, ở Chile, bao gồm tảo trong biểu tượng thần thoại của họ. Về phần mình, người Trung Quốc là những người đầu tiên để lại tài liệu tham khảo bằng văn bản về những sinh vật này.

Phycology hay thuật ngữ học, với tư cách là một ngành khoa học, có nguồn gốc chủ yếu từ văn hóa phương Tây và sự phát triển của nó gắn liền với lịch sử của thực vật học. Chúng ta có thể nhận ra bốn giai đoạn trong quá trình phát triển lịch sử của nó.

Hy Lạp cổ đại cho đến cuối thế kỷ 18

Những người đầu tiên sử dụng thuật ngữ phykos (thực vật biển) để chỉ tảo là Theophrastus và Dioscorides của người Hy Lạp. Sau đó, từ cái tên Hy Lạp này, thuật ngữ La Mã Fucus được bắt nguồn, được dùng để đặt tên cho những sinh vật này.

Trong suốt thế kỷ XVI và XVII, không có nhiều nghiên cứu được thực hiện trong lĩnh vực hư cấu. Nhà thực vật học người Séc Von Zalusian (1592) đã đưa tảo cùng với nấm, địa y và các loài thảo mộc biển vào nhóm Musci. Von Zakusian coi những nhóm này là "Ruda et Confusa" (khó hiểu và khó hiểu), do khó phân loại chúng.

Một nhà thực vật học khác đã có những đóng góp trong thời kỳ đầu của ngành hư cấu học là Gaspar Bauhin, trong tác phẩm Prodromus theatri botánica (1620) của ông. Tác giả đã phân loại các nhóm thực vật khác nhau là tảo, chẳng hạn như rêu và cỏ đuôi ngựa (Equisetum).

Vào năm 1711, Ferchault de Reaumur người Pháp đã mô tả cấu trúc sinh dục của một loài tảo. Đây là một đóng góp quan trọng cho ngành giả kim học, mặc dù các nhà thực vật học như Samuel Gottlieb tiếp tục coi rằng tảo được sinh sản bằng cách sinh sản.

Linnaeus đã đưa tảo trong cryptogam (thực vật không hạt) vào hệ thống phân loại giới tính của mình (1735). Sau đó, vào năm 1753, ông mô tả chi Fucus, và ở đó nhóm này bắt đầu có định nghĩa tốt hơn.

1800 đến 1880

Việc sử dụng kính hiển vi quang học tốt hơn đã tạo ra những tiến bộ vượt bậc trong ngành y học. Trong thời kỳ này, hầu hết các nhóm tảo chính, như chúng được biết đến ngày nay, đã được xác định.

Người đầu tiên chứng minh rõ ràng tính dục của tảo là Pierre Vaucher người Thụy Sĩ trong tác phẩm Histoire des conferves de'eau douce (1803). Từ công việc này, các loài tảo được công nhận là một nhóm và các loài tảo bắt đầu hợp nhất.

John Stackhouse. Nguồn. Google Sách, qua Wikimedia Commons

Người ta coi John Stackhouse người Anh đã biến hư cấu thành một môn khoa học. Năm 1801, Stackhouse nghiên cứu sự nảy mầm của hợp tử của các loài Fucus và xác định rằng chúng thuộc các chi khác nhau.

Sau đó, nhà thực vật học người Pháp Jean Lamouroux đề xuất một hệ thống phân loại tảo vào năm 1813. Trong các công trình của mình, ông đã mô tả một số lượng lớn các loài và xác định ba nhóm lớn (tảo đỏ, nâu và lục).

Trong số các nhà khoa học vĩ đại thời bấy giờ, CA Agardh người Thụy Điển và con trai ông JG Agardh nổi bật, người đã nghiên cứu về hình thái của tảo. JG Agardh đề xuất phân loại tảo biển dựa trên đặc điểm giải phẫu của chúng.

Một nhà giả kim thuật nổi tiếng khác là Friedrich Kützing người Đức, người đã xuất bản nhiều chuyên luận về hư cấu trong đó ông mô tả nhiều loài khác nhau. Trong nghiên cứu của mình, ông chủ yếu tính đến giải phẫu của những sinh vật này.

Từ năm 1880 đến đầu những năm 1950 của thế kỷ 20

Trong hầu hết thời kỳ này, phycology được coi là một nhánh của thực vật học và tảo được xếp vào bộ phận Thallophyta (Plantae). Nghiên cứu về vòng đời của nhiều loài cũng được thực hiện, cho phép xác định rõ ràng hơn các nhóm khác nhau.

Nhà hư cấu học người Ý Giovanni de Toni đã làm việc 35 năm cho tác phẩm Sillete Algarín được xuất bản năm 1924. Công trình này thu thập tất cả kiến ​​thức về hệ thống học của tảo tồn tại cho đến nay.

Ngoài ra, khoa học giả tưởng về biển cũng ra đời, chuyên nghiên cứu về các loại tảo có trong các biển và đại dương. Trong thời kỳ này, các cuộc thám hiểm đã được bắt đầu dọc theo các bờ biển khác nhau trên thế giới để phân loại các sinh vật này.

Giai đoạn hiện đại

Vào những năm 50 (thế kỷ 20) đã có một bước tiến vượt bậc trong ngành học phycology, nhờ vào sự phát triển của kính hiển vi điện tử quét và truyền qua. Điều này làm cho nó có thể nghiên cứu các khía cạnh về sinh lý học, sinh học tế bào và sinh thái của các nhóm tảo khác nhau.

Vào những năm 1970, cách tiếp cận có hệ thống đối với hư cấu đã thay đổi, do việc sử dụng các kỹ thuật phân tử. Có thể xác định rằng tảo là một nhóm đa chủng (chúng không có chung tổ tiên). Do đó, vi khuẩn lam nằm trong vi khuẩn và các nhóm tảo khác ở Vương quốc Protista.

Hiện nay, hư cấu là một ngành học hợp nhất và có rất nhiều nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau của nó.

Chuyên ngành

Phycology là ngành chuyên nghiên cứu về tảo. Nó không chỉ được đề cập đến một loại phân loại (do nguồn gốc của nhóm này), nhưng nó vẫn được sử dụng cho các mục đích thực tế.

Trong tảo, cả tế bào nhân sơ và nhân thực đều được tìm thấy, hầu hết chúng đều quang hợp. Trong nhóm sinh vật nhân thực, tảo là loài talophytes (thực vật có chất thải độc tố) có sắc tố quang hợp chính là diệp lục a.

Rong đỏ. Nguồn: Ed Bierman, qua Wikimedia Commons

Phycology nghiên cứu các đặc điểm hình thái và giải phẫu của các nhóm tảo khác nhau. Ngoài ra, nó đề cập đến nghiên cứu về các quá trình tiến hóa của những sinh vật này, bao gồm các khía cạnh khác nhau như sự tiến hóa của lục lạp và cơ chế quang hợp.

Trong lĩnh vực sinh lý học và hóa sinh, các nhà nghiên cứu thực vật học đã cống hiến hết mình để nghiên cứu về cái gọi là “thủy triều đỏ”. Điều này đề cập đến sự phát triển theo cấp số nhân của một số loài vi tảo tạo ra phycotoxin, là những sinh vật độc hại đối với động vật biển và con người.

Trong thuật toán học, kiến ​​thức về vai trò của tảo đối với các hệ sinh thái nơi chúng được tìm thấy được dự kiến. Chủ đề này có tầm quan trọng lớn đối với khoa học, vì những sinh vật này là nhà sản xuất ôxy chính trên hành tinh.

Mặt khác, tảo có ích cho con người làm thực phẩm và là cơ sở để sản xuất các sản phẩm công nghiệp. Do đó, khoa học phycology cũng nghiên cứu các loài hữu ích tiềm năng, cũng như các cách sử dụng tảo hiệu quả nhất.

Ví dụ nghiên cứu gần đây

Ficology là một ngành học bao gồm các lĩnh vực khác nhau mà các nhà nghiên cứu quan tâm. Hiện nay, những vấn đề liên quan đến sinh lý học, sản xuất độc tố, các sản phẩm công nghiệp và hệ thống học nổi bật.

Cơ chế quang hợp

Có ý kiến ​​cho rằng lục lạp của tảo tiến hóa từ vi khuẩn lam nội cộng sinh. Nghiên cứu trong lĩnh vực này tập trung vào các cơ chế vận chuyển thông tin điều khiển sự phân chia và trao đổi chất của lục lạp.

Trong năm 2017, một nghiên cứu đã được thực hiện trên vi khuẩn lam và các nhóm tảo khác. Bằng cách này, các cơ chế sử dụng oxy đã được nghiên cứu, vì sự dư thừa của nguyên tố này có thể gây ra tổn thương oxy hóa trong tế bào.

Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng trong vi khuẩn lam, một loại enzyme được kích hoạt để bảo vệ tế bào khỏi cường độ ánh sáng cao. Ở các loài khác, các chiến lược sinh hóa được quan sát làm cho tế bào không nhạy cảm với lượng O ₂ dư thừa .

Phycotoxin

Việc sản xuất phycotoxin có thể tạo ra cái gọi là "thủy triều đỏ", tác động lớn đến sinh thái và kinh tế. Đây là lý do tại sao phycology đã tập trung vào nghiên cứu các hợp chất này.

Nhiều cuộc điều tra khác nhau đã được thực hiện để xác định cách các phycotoxin này hoạt động trên các sinh vật khác nhau, bao gồm cả con người. Vào năm 2018, các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha đã xem xét các chất độc do vi tảo tạo ra và cơ chế hoạt động và các triệu chứng mà chúng tạo ra ở người.

Thủy triều đỏ. Nguồn: NOAA, qua Wikimedia Commons

Nhiên liệu sinh học

Phycology, trong những năm gần đây, đã dành sự quan tâm cho lĩnh vực nhiên liệu sinh học. Nhiều cuộc điều tra đang được thực hiện trong các khía cạnh sinh học và ứng dụng của tảo có khả năng sử dụng được.

Một đánh giá về triển vọng sử dụng tảo làm nhiên liệu sinh học (thực hiện vào năm 2017) chỉ ra rằng những thách thức hành động chính là trong lĩnh vực công nghệ. Chủ yếu, họ tập trung vào việc đạt được sản lượng sinh khối cao, cũng như đạt được các điều kiện trồng trọt phù hợp.

Kim loại nặng

Một số chi tảo như Cladophora (tảo lục) và Fucus (tảo đỏ) chịu được kim loại nặng. Theo nghĩa này, các nghiên cứu đang được thực hiện để xác định lượng kim loại mà những sinh vật này có thể chứa.

Từ thông tin thu được, các mô hình mô phỏng đã được thiết lập về hành vi ô nhiễm kim loại nặng trong các vùng nước.

Có hệ thống

Phycology đã coi trọng việc nghiên cứu một cách có hệ thống về tảo. Lĩnh vực này tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu mối quan hệ của tảo với nhau và ảnh hưởng của chúng đối với các sinh vật khác.

Theo nghĩa này, các kỹ thuật phân tử rất quan trọng trong việc xác định các mối quan hệ giữa các sinh vật.

Gần đây, loài tảo băng ở Greenland, nằm trong nhóm Chlorophytas (tảo lục), đã được nghiên cứu. Người ta nhận thấy rằng đây là những loài tảo có liên quan nhiều nhất đến thực vật và hệ sinh thái của chúng có thể giúp hiểu rõ hơn về sự xâm chiếm của thực vật trong môi trường trên cạn.

Người giới thiệu

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen, và DA Waters (1998) Hệ thống phân tử của Tảo lục. trang 508-540. Trong: Soltis DE, PS Soltis và JJ Doyle (eds) Hệ thống phân tử thực vật II. Springer, Boston, MA. 585 tr.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites và A Cabado (2018) Phycotoxins trong động vật có vỏ biển: nguồn gốc, sự xuất hiện và ảnh hưởng đối với con người. Ma túy tháng 3 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) Phiên bản thứ năm. Nhà xuất bản Đại học Cambrige. New York, Hoa Kỳ. 535 tr.
4. Norton TA, M Melkonian và RA Andersen (1996) Đa dạng sinh học tảo. Phycologia 35 : 308–326.
5. South GR và A Whittick (1987) Giới thiệu về Phycology. Các ấn phẩm khoa học của Blackwell. Oxford, Vương quốc Anh. 343 tr.