פסיכולוגיה: היסטוריה, תחום לימוד ומחקר - ביולוגיה - 2025

פיקולוגיה או algology היא הדיסציפלינה המדעית כי מחקרים האצים, והתמקד בעיקר בחקר מנגנוני הפוטוסינתזה שלהם, הייצור של רעלנים, ומוצרים תעשייתיים שיטתיים.

אצות הן קבוצה פוליפילטית (ללא אב קדמון משותף) של אורגניזמים פוטוסינתטיים הקיימים בדופן התא. קבוצה זו כוללת אנשים חד-תאיים (ציאנובקטריה או אצות כחולות-ירוקות) וכמרובות תאים. כמו כן, כלולים גם תאים פרוקריוטים וגם איוקריוטיים.

דלק ביולוגי המיוצר עם אצות במעבדה. מקור: Honeywell, באמצעות Wikimedia Commons

הפיקולוגיה החלה ביוון העתיקה, עם עבודותיהם של תיאופרסטוס ודיוסקוריד. במשך זמן רב נחשבו האצות לצמחים וזו הסיבה שהם נחקרו בעיקר על ידי בוטנאים.

לינאוס היה הראשון שהשתמש בשם אצות בכדי להגדיר קבוצה זו של אורגניזמים, אם כי הוא כלל גם כמה בריופיטים. עם זאת, זה במאה התשע-עשרה כאשר פיקולוגיה תופסת משמעת, מכיוון שמבנה האצות ידוע יותר.

במהלך השנים הללו, פיקולוגים גדולים כמו סטקהאוס, למורוקס וקוצינג, תרמו תרומות חשובות בביולוגיה ובמיון האצות. עבודותיו התבססו בעיקר על חקר האנטומיה ומחזור החיים של האורגניזמים הללו.

מבין תחומי המחקר בפיקולוגיה בולט המחקר בנושא "גאות ושפל אדום", הנגרם כתוצאה מגידול מעריכי של מיקרו-אצות. אורגניזמים אלה מייצרים רעלים שמרעילים דגים ורכיכות, המשפיעים לרעה על ענף הדייג ובריאות הציבור.

הִיסטוֹרִיָה

תרבויות אנושיות בחוף פיתחו קשר חשוב עם אצות. המפוצ'ה בצ'ילה כוללת אצות בסמליותן המיתולוגית. הסינים מצידם הם הראשונים שהשאירו אזכורים כתובים לאורגניזמים אלה.

הפיקולוגיה או האלגולוגיה, כמדע, מקורם בעיקר בתרבות המערבית והתפתחותה קשורה להיסטוריה של הבוטניקה. אנו יכולים לזהות ארבעה שלבים במהלך ההתפתחות ההיסטורית שלה.

יוון העתיקה עד סוף המאה ה -18

הראשונים שהשתמשו במונח phykos (צמחים ימיים) כדי להתייחס לאצות היו היוונים תיאופראסטוס ודיוסקורידס. מאוחר יותר, משם יווני זה, נגזר המונח הרומי פוקוס, שמשמש לשם שמות של אורגניזמים אלה.

במהלך המאות השש עשרה והשבע עשרה לא נערכו מחקרים רבים בתחום הפיקולוגיה. הבוטנאי הצ'כי פון זלוסיאן (1592) כלל אצות יחד עם פטריות, חזזיות ועשבי ים בקבוצת מוסקי. פון זקוסיאן ראה בקבוצות אלה "רודה et Confusa" (קשה ומבלבל), בגלל הקושי לסווג אותן.

בוטנאי אחר שתרם בראשית הפיקולוגיה היה גספר באוהין, בעבודתו Prodromus theatri botánica (1620). הכותב סיווג קבוצות שונות של צמחים כאצות, כמו טחבים וסורגי סוס (Equisetum).

בשנת 1711 תיאר Ferchault de Reaumur הצרפתי את המבנים המיניים של מין אצות. זו הייתה תרומה חשובה לאלוגולוגיה, אם כי בוטנאים כמו סמואל גוטליב המשיכו לשקול את האצות המופקות באמצעות פרתנוגנזה.

לינאוס כלל אצות בתוך קריפטוגמות (צמחים ללא זרעים) במערכת הסיווג המינית שלו (1735). מאוחר יותר, בשנת 1753, תיאר את הסוג פוקוס, ושם החלה בקבוצה הגדרה טובה יותר.

1800 עד 1880

השימוש במיקרוסקופים אופטיים טובים יותר הניב התקדמות רבה בפיקולוגיה. בתקופה זו הוגדרו רוב הקבוצות העיקריות של האצות, כפי שהן ידועות כיום.

הראשון שהמחיש בבירור את מיניות האצות היה פייר וושר השוויצרי ביצירתו Histoire des confeses de'eau douce (1803). מעבודה זו האצות מוכרות כקבוצה והאלגולוגיה מתחילה להתגבש.

ג'ון סטקהאוס. מָקוֹר. ספרי גוגל, באמצעות ויקימדיה Commons

זה נחשב שהאנגלי ג'ון סטקהאוס הפך את הפיקולוגיה לתחום מדעי. בשנת 1801 חקר סטקהאוס את נביטת הזיגוטה של ​​מיני הפוקוס וקבע כי הם שייכים לז'אנרים שונים.

מאוחר יותר הציע הבוטנאי הצרפתי ז'אן למורוקס מערכת סיווג לאצות בשנת 1813. בעבודותיו תיאר מספר רב של מינים והגדיר שלוש קבוצות גדולות (אצות אדומות, חומות וירוקות).

מבין הפיקולוגים הגדולים באותה תקופה, בולטים השבדים CA אגארד ובנו ג'יי ג'ג 'אגארד, שחקרו את המורפולוגיה של האצות. ג'יי ג'ג 'אגארד הציע סיווג של אצות ימיות על סמך מאפייניהן האנטומיים.

אלגולוג בולט נוסף היה הגרמני פרידריך קוצינג, שפרסם מספר מחזורים בנושא פיקולוגיה בהם תיאר מינים שונים. במחקר שלו הוא לקח בעיקר בחשבון את האנטומיה של אורגניזמים אלה.

משנת 1880 לתחילת שנות החמישים של המאה העשרים

במשך רוב תקופה זו הפיקולוגיה נחשבה לענף בוטניקה ואצות נכללו בחטיבת תאלופיתא (פלאנטה). כמו כן בוצע מחקר מחזור החיים של מינים רבים, מה שאפשר להגדיר את הקבוצות השונות בצורה ברורה יותר.

הפיקולוג האיטלקי ג'ובאני דה טוני עבד במשך 35 שנה על עבודתו סילטה אלגרין שפורסמה בשנת 1924. עבודה זו אוספת את כל הידע על שיטתיות של אצות שהיו קיימות עד כה.

בנוסף, נולדה פיקולוגיה ימית, המתמחה בחקר האצות הקיימות בים ובאוקיאנוסים. בתקופה זו החלו משלחות לאורך חופים שונים בעולם לסיווג אורגניזמים אלה.

שלב מודרני

בשנות ה -50 (המאה ה -20) חלה התקדמות רבה בפיקולוגיה, בזכות פיתוח סריקה והעברת מיקרוסקופ אלקטרונים. זה איפשר ללמוד היבטים של הפיזיולוגיה, ביולוגיה של התא ואקולוגיה של קבוצות האצות השונות.

בשנות השבעים השתנתה הגישה השיטתית לפיקולוגיה, עקב השימוש בטכניקות מולקולריות. ניתן היה לקבוע כי אצות הן קבוצה פוליפילטית (אין להן אב קדמון משותף). לפיכך, ציאנובקטריה נמצאה בתוך חיידקים ושאר קבוצות האצות בממלכת פרוטיסטה.

נכון לעכשיו, פיקולוגיה היא תחום מאוחד וישנם חוקרים רבים בתחומי המחקר השונים שלה.

תחום הלימוד

הפיקולוגיה היא התחום המוקדש לחקר האצות. זה לא מתייחס רק לקטגוריה טקסונומית (בגלל מוצא קבוצה זו), אלא הוא עדיין משמש למטרות מעשיות.

בתוך האצות, נמצאים תאים פרוקריוטים וגם איוקריוטיים, שרובם פוטוסינתזים. בקבוצת האוקריוטות, האצות הן טלופיטים (צמחים עם תאלוס) שפיגמנט הפוטוסינתטי העיקרי שלהם הוא כלורופיל א.

אצות אדומות. מקור: אד בירמן, באמצעות ויקימדיה Commons

הפיקולוגיה בוחנת את המאפיינים המורפולוגיים והאנטומיים של קבוצות האצות השונות. בנוסף הוא עוסק במחקר על התהליכים האבולוציוניים של אורגניזמים אלה, כולל היבטים שונים כמו התפתחות הכלורופלסט ושל המנגנונים הפוטוסינתטיים.

בתחום הפיזיולוגיה והביוכימיה, הפיקולוגים התמסרו לחקר מה שנקרא "גאות ושפל אדום". הכוונה לגידול מעריכי של מיקרו-אצות מסוימות המייצרות פיוטוקסינים, שהם אורגניזמים רעילים לצומח הימי ובני האדם.

בתוך האלגולוגיה ניתן להבחין בידע על תפקיד האצות במערכות האקולוגיות בהן הם נמצאים. נושא זה הוא בעל חשיבות רבה למדע, מכיוון שאורגניזמים אלה הם יצרני החמצן העיקריים על פני כדור הארץ.

לעומת זאת, האצות מועילות לבני אדם כמזון וכבסיס לייצור מוצרים תעשייתיים. לפיכך הפיקולוגיה חוקרת גם מינים שעשויים להיות מועילים, כמו גם את הדרכים היעילות ביותר לשימוש באצות.

דוגמאות מחקריות אחרונות

הפיקולוגיה כתחום מקיפה תחומי עניין שונים לחוקרים. נכון לעכשיו, אלה שקשורים לפיזיולוגיה שלה, לייצור רעלים, מוצרים תעשייתיים ושיטתיות.

מנגנונים פוטוסינתטיים

הוצע כי כלורופלסטים של אצות התפתחו כתוצאה מציאנו-בקטריות אנדוסימביוטיות. המחקר בתחום מתמקד במנגנוני הובלת המידע השולטים בחלוקה ובמטבוליזם של כלורופלסטים.

במהלך שנת 2017, נערך מחקר בציאנובקטריה ובקבוצות אחרות של אצות. באמצעות זה נבדקו מנגנוני השימוש בחמצן, שכן עודף של יסוד זה יכול לגרום לנזק חמצוני בתאים.

תוצאות המחקר מראות כי בצינו-בקטריה מופעל אנזים המגן על התא מפני עוצמת אור גבוהה. במינים אחרים נצפו אסטרטגיות ביוכימיות אשר הופכות תאים ללא רגישות לעודף O ₂ .

פיקוטוקסינים

הייצור של הפיקוטוקסינים יכול לייצר את מה שמכונה "גאות והשפל האדום", שיוצרים השפעה אקולוגית וכלכלית רבה. זו הסיבה שפיקולוגיה התמקדה במחקר של תרכובות אלה.

נערכו חקירות שונות בכדי לקבוע כיצד הפיקוטוקסינים הללו פועלים באורגניזמים שונים, כולל בני אדם. בשנת 2018, החוקרים הספרדים סקרו את הרעלים המיוצרים על ידי המיקרו-אצות ואת מנגנוני הפעולה והתסמינים שהם מייצרים אצל בני אדם.

גאות אדומה. מקור: NOAA, באמצעות Wikimedia Commons

דלקים ביולוגיים

הפיזולוגיה הקדישה בשנים האחרונות תשומת לב לתחום הדלקים הביולוגיים. חקירות רבות נעשות בהיבטים ביולוגיים ויישומים של אצות שיכולות להיות שמישות.

סקירה של סיכויי השימוש באצות כחומרים דלקים ביולוגיים (שבוצעה בשנת 2017) מצביעה על כך כי אתגרי הפעולה העיקריים הם בתחום הטכנולוגי. בעיקר, הם מתמקדים בהשגת ייצור ביומסה גבוהה, כמו גם בהשגת תנאי גידול מתאימים.

מתכות כבדות

כמה סוגים של אצות כמו Cladophora (אצות ירוקות) ופוקוס (אצות אדומות) סובלנות למתכות כבדות. במובן זה, מבוצעים מחקרים כדי לקבוע את כמות המתכות שיכולים להכיל אורגניזמים אלה.

מהמידע שהתקבל, הוקמו מודלים להדמיה בנושא התנהגות זיהום מתכות כבדות בגופי מים.

שִׁיטָתִי

לפיקולוגיה יש חשיבות רבה למחקר שיטתי באצות. תחום זה התמקד בעיקר בחקר יחסי האצות זה לזה והשפעתם על אורגניזמים אחרים.

במובן זה, טכניקות מולקולריות היו חשובות מאוד בהגדרת מערכות היחסים הללו בין אורגניזמים.

לאחרונה נבדקו האצות הקרחוניות של גרינלנד, שנמצאות בקבוצת הכלורופיטים (אצות ירוקות). נמצא כי אלה האצות הקשורות ביותר לצמחים וכי האקולוגיה שלהם יכולה לעזור להבין טוב יותר את הקולוניזציה הצמחית של הסביבה היבשתית.

הפניות

1. צ'פמן ר.ל., מ. בוכיים, CF דלביצה, ט פרידל, VAR הוס, ק.ג. עמ '508-540. בתוך: Soltis DE, PS Soltis ו- JJ Doyle (עורכים) סיסטמטיקה מולקולרית של צמחים II. שפרינגר, בוסטון, מ.א. 585 עמ '.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites ו- A Cabado (2018) הפיקוטוקסינים בצדפות ים: מקור, התרחשות והשפעות על בני אדם. תרופות מרס 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) המהדורה החמישית. הוצאת אוניברסיטת קמבריג '. ניו יורק, ארה"ב. 535 עמ '.
4. Norton TA, M Melkonian and RA Andersen (1996) המגוון הביולוגי של אלגל. Phycologia 35 : 308-326.
5. South GR ו- A Whittick (1987) מבוא לפיקולוגיה. פרסומים מדעיים של בלקוול. אוקספורד, בריטניה. 343 עמ '.