藻類学やalgologyはその光合成のメカニズム、毒素の生産、および体系的な工業製品の研究に主に焦点を当て、藻類を研究する科学分野です。
藻類は、細胞壁に存在する光合成生物の(共通の祖先を持たない)多系統のグループです。このグループには、単細胞個体(藍藻または藍藻)および多細胞個体が含まれます。同様に、原核細胞と真核細胞の両方が含まれます。
実験室で藻類を使用して生産されたバイオ燃料。出典:Honeywell、Wikimedia Commons経由
神学は古代ギリシャで、テオフラストゥスとディオスコリデスの作品から始まりました。長い間、藻類は植物と見なされていたため、主に植物学者によって研究されていました。
リンネは、藻類という名前を使用してこの生物群を定義した最初の人物でしたが、彼にはいくつかのコケ植物も含まれていました。ただし、藻類の構造がよく知られているため、フィコロジーが学問として定着するのは19世紀です。
これらの年の間に、Stackhouse、Lamouroux、Kützingなどの優れた機能学者は、藻類の生物学と分類に重要な貢献をしました。彼の作品は主にこれらの生物の解剖学とライフサイクルの研究に基づいていました。
生理学の研究領域の中で、微細藻類の指数関数的な成長によって引き起こされる「赤潮」に関する研究が際立っています。これらの生物は魚介類を毒する毒素を産生し、漁業や公衆衛生に悪影響を及ぼします。
歴史
沿岸の人間文明は藻類との重要なつながりを発達させました。チリのマプチェでは、神話の象徴に藻が含まれています。彼らにとって、中国はこれらの生物への書面による言及を残した最初の人です。
科学としての生理学または藻学は、主に西洋文化に起源があり、その発展は植物学の歴史と関連しています。私たちは、その歴史的進化の中で4つのフェーズを認識することができます。
18世紀末までの古代ギリシャ
藻類を指すためにフィコス(海洋植物)という用語を最初に使用したのは、ギリシャ人のテオフラストゥスとディオスコリデスでした。後に、このギリシャ語の名前から、ローマ語のFucusが派生し、これらの生物の名前に使用されました。
16世紀と17世紀の間に、機能学の分野で行われた研究は多くありませんでした。チェコの植物学者、フォンザルーシアン(1592年)は、ムシ族の菌類、地衣類、海草に加えて、藻類を含めました。Von Zakusianは、これらのグループを分類するのが困難なため、これらのグループを「Ruda et Confusa」(困難で混乱している)と見なしました。
架空学の初めに寄稿したもう1人の植物学者は、彼の作品Prodromus theatribotánica(1620)のGaspar Bauhinでした。著者は、コケやスギナなどの植物の異なるグループを藻類として分類しました(Equisetum)。
1711年、フランスのフェルショードレオミュールは、ある種の藻の性的構造について説明しました。サミュエル・ゴットリーブのような植物学者は、単為生殖によって繁殖する藻類を引き続き検討しましたが、これは、繁殖学にとって重要な貢献でした。
Linnaeusは、彼の性別分類システム(1735)にクリプトガム(種のない植物)内の藻類を含めました。その後、1753年に彼はフカス属について説明し、そこでグループはより良い定義を持ち始めました。
1800から1880
より優れた光学顕微鏡の使用は、生理学に大きな進歩をもたらしました。彼らが今日知られているように、藻類の主要なグループのほとんどが定義されたのはこの時期でした。
藻類のセクシュアリティを明確に示した最初の人物は、彼の作品「スイスのピエールヴォーシェ」(Histoire des conferves de'eau douce、1803年)です。この作品から、藻類はグループとして認識され、藻学が統合され始めます。
ジョン・スタックハウス。ソース。ウィキメディア・コモンズ経由のGoogleブックス
イギリス人のジョン・スタックハウスが、架空学を科学的な学問に変えたと考えられています。1801年に、StackhouseはFucus種の接合子の発芽を研究し、それらが異なる属に属していることを確認しました。
その後、フランスの植物学者ジャンラムルーは1813年に藻類の分類システムを提案しました。彼の研究では、彼は多数の種を説明し、3つの大きなグループ(赤、茶色、緑の藻類)を定義しました。
当時の偉大な機能学者の中で、スウェーデンのCAアガルドと彼の息子であるJGアガルドは、藻類の形態学を研究しており、際立っています。JGアガルドは、その解剖学的特徴に基づいて海藻の分類を提案しました。
もう一人の著名な学者は、ドイツのフリードリヒ・キュッツィングであり、彼は様々な種について記述した、形態学に関する数多くの論文を発表した。彼の研究では、主にこれらの生物の解剖学を考慮に入れました。
1880年から20世紀の1950年代の初めまで
この期間のほとんどの間、生理学は植物学の枝であると考えられ、藻類はタロフィタ(プランタ)部門に含まれていました。多くの種のライフサイクルの研究も行われ、異なるグループをより明確に定義することができました。
イタリアの機能学者ジョヴァンニデトニは、1924年に出版された彼の作品「シレテアルガリン」に35年間取り組みました。この作品は、これまで存在していた藻類の系統学に関するすべての知識を収集します。
さらに、海や海に存在する藻類の研究を専門とする海洋の生態学が生まれました。この期間中、世界のさまざまな海岸への遠征がこれらの生物を分類し始めました。
現代の段階
50年代(20世紀)には、走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡の開発のおかげで、生理学に大きな進歩がありました。これにより、藻類のさまざまなグループの生理学、細胞生物学、および生態学の側面を研究することが可能になりました。
1970年代に、分子技術の使用により、機能学への体系的なアプローチが変わりました。藻類は多系統のグループである(共通の祖先を共有しない)と判断することができました。したがって、シアノバクテリアは、プロティスタ王国のバクテリアと他のグループの藻類の中に存在していました。
現在、フィコロジーは統合された分野であり、そのさまざまな研究分野に多くの研究者がいます。
研究分野
生理学は、藻類の研究に専念している分野です。(このグループの起源のために)分類学的カテゴリーだけでなく、実際的な目的でも使用されています。
藻類内では、原核細胞と真核細胞の両方が見つかり、そのほとんどが光合成します。真核生物のグループでは、藻類は主な光合成色素が葉緑素aである葉緑体(葉状体を持つ植物)です。
赤い海藻。出典:Wikimedia Commons経由のEd Bierman
生理学は、藻類のさまざまなグループの形態学的および解剖学的特性を研究します。さらに、葉緑体の進化や光合成メカニズムの進化など、さまざまな側面を含む、これらの生物の進化プロセスに関する研究についても取り上げています。
生理学と生化学の分野では、生理学者はいわゆる「赤潮」の研究に専念してきました。これは、海洋動物や人間にとって有毒な生物であるフィコトキシンを生成する特定の微細藻類の指数関数的な成長を指します。
藻学では、藻類が見られる生態系における藻類の役割についての知識が考慮されています。これらの生物は地球上の主要な酸素生産者であるため、この主題は科学にとって非常に重要です。
一方、藻類は食品として、また工業製品の生産の基礎として、人間にとって有用です。したがって、生理学では、有用な可能性のある種だけでなく、藻類の最も効率的な使用方法も研究されています。
最近の研究事例
学問分野としてのFicologyは、研究者が興味を持つさまざまな分野を網羅しています。現在、その生理学、毒素産生、工業製品および系統学に関連するものが目立っています。
光合成メカニズム
藻類の葉緑体は共生藍藻から進化したことが示唆されています。この分野の研究は、葉緑体の分裂と代謝を制御する情報伝達メカニズムに焦点を当てています。
2017年の間に、シアノバクテリアと他の藻類のグループで研究が行われました。これにより、この元素の過剰が細胞に酸化的損傷を引き起こす可能性があるため、酸素使用のメカニズムが調査されました。
この研究の結果は、シアノバクテリアでは酵素を活性化し、細胞を高い光強度から保護することを示しています。他の種では、細胞を過剰なO 2に反応しないようにする生化学的戦略が観察された。
フィコトキシン
フィコトキシンの生産は、いわゆる「赤潮」を生み出す可能性があり、それは大きな生態学的および経済的影響を生み出します。これが、生理学がこれらの化合物の研究に焦点を合わせている理由です。
これらのフィコトキシンが人間を含むさまざまな生物でどのように作用するかを決定するために、さまざまな調査が行われてきました。2018年、スペインの研究者は微細藻類によって生成される毒素と、それらが人間に生成する作用および症状のメカニズムをレビューしました。
赤潮。出典:NOAA、Wikimedia Commons経由
バイオ燃料
近年の生理学では、バイオ燃料の分野に注目が集まっています。藻類の生物学的および応用的な側面で、潜在的に使用可能な多数の調査が行われています。
藻類をバイオ燃料として使用する見通し(2017年に実施)を確認すると、主なアクションの課題は技術分野にあることがわかります。主に、彼らは高いバイオマス生産を達成することに加えて、適切な成長条件を達成することに焦点を当てています。
ヘビーメタル
Cladophora(緑藻)やFucus(紅藻)などの一部の属の藻は、重金属に耐性があります。この意味で、これらの生物が含むことができる金属の量を決定するための研究が行われています。
得られた情報から、水域における重金属汚染の挙動に関するシミュレーションモデルが確立されました。
系統的
生理学は藻類の体系的な研究を非常に重視しています。この分野は、主に藻類の相互関係と他の生物への影響の研究に焦点を当てています。
この意味で、分子技術は生物間のこれらの関係を定義する上で非常に重要です。
最近、緑藻類(緑藻)のグループ内にあるグリーンランドの氷河藻が研究されました。これらは植物に最も関連する藻類であり、それらの生態学は陸生環境の植物植民地化をよりよく理解するのに役立つことができることがわかりました。
参考文献
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