FICOLOGIA: HISTÒRIA, CAMP D'ESTUDI I INVESTIGACIÓ - BIOLOGIA - 2025

La ficología o algología és la disciplina científica que estudia les algues, enfocant principalment en l'estudi dels seus mecanismes fotosintètics, producció de toxines, productes industrials i sistemàtica.

Les algues són un grup polifilético (sense avantpassat comú) d'organismes fotosintètics amb presència a la paret cel·lular. En aquest grup s'inclouen individus unicel·lulars (cianobacteris o algues verdiazules) i com pluricel·lulars. Igualment, s'inclouen tant a cèl·lules procariotes, com eucariotes.

Biocombustible produït amb algues en laboratori. Font: Honeywell, via Wikimedia Commons

La ficología es va iniciar a l'antiga Grècia, amb els treballs de Teofrast i Dioscòrides. Durant molt de temps, es va considerar que les algues eren plantes, pel que van ser estudiades principalment per botànics.

Linneo va ser el primer a utilitzar el nom alga per definir a aquest grup d'organismes, encara que també va incloure algunes briòfits. No obstant això, és al segle XIX quan la ficología s'aferma com a disciplina, a l'conèixer-se millor l'estructura de les algues.

Durant aquests anys, grans ficólogos, com Stackhouse, Lamouroux i Kützing, van fer importants aportacions a la biologia i classificació de les algues. Els seus treballs es van basar principalment en l'estudi de l'anatomia i cicle de vida d'aquests organismes.

Entre les àrees d'estudi de la ficológica destaquen les investigacions sobre les "marees vermelles", causades pel creixement exponencial de microalgues. Aquests organismes produeixen toxines que enverinen peixos i mariscs, afectant de manera negativa a la indústria pesquera ia la salut pública.

història

Les civilitzacions humanes costaneres van desenvolupar un important vincle amb les algues. Els maputxes, a Xile, inclouen a les algues en la seva simbologia mitològica. Per la seva banda, els xinesos són els primers a deixar referències escrites sobre aquests organismes.

La ficología o algología, com a ciència, té el seu origen principalment en la cultura occidental i el seu desenvolupament es vincula a la història de la botànica. Podem reconèixer quatre fases dins de la seva evolució històrica.

Antiga Grècia fins a finals de segle XVIII

Els primers a utilitzar el terme phykos (plantes marines) per referir-se a les algues van ser els grecs Teofrast i Dioscòrides. Posteriorment, d'aquest nom grec va derivar el terme romà Fucus, usat per a denominar a aquests organismes.

Durant els segles XVI i XVII no es van realitzar molts estudis en el camp de la ficología. El botànic txec Von Zalusian (1592) va incloure a les algues al costat dels fongs, líquens i herbes marines en el grup Musci. Von Zakusian considerava a aquests grups com "Ruda et Confusa" (difícils i confusos), a causa de la dificultat per classificar-los.

Un altre botànic que va fer aportacions en els inicis de la ficología va ser Gaspar Bauhin, en la seva obra Prodromus theatri botànica (1620). L'autor va classificar com algues a diferents grups de plantes, com molses i cues de cavall (Equisetum).

L'any 1711, el francès Ferchault de Reaumur descriure les estructures sexuals d'una espècie d'alga. Aquest va ser un important aportació per a la algología, encara botànics com Samuel Gottlieb van seguir considerant que les algues es reproduïen per partenogènesi.

Linneo va incloure a les algues dins de les criptògames (plantes sense llavors), en el seu sistema sexual de classificació (1735). Posteriorment, en 1753 va descriure el gènere Fucus, i allà el grup va començar a tenir una millor definició.

De 1800 a 1880

L'ús de millors microscopis òptics va generar grans avanços en la ficología. Va ser en aquest període quan es van definir la majoria dels principals grups d'algues, tal com se'ls coneix avui dia.

El primer a demostrar clarament la sexualitat de les algues va ser el suís Pierre Vaucher en la seva obra Histoire des conferves de'eau douce (1803). A partir d'aquest treball, es reconeix a les algues com a grup i la algología comença a consolidar-se.

John Stackhouse. Font. Google Books, via Wikimedia Commons

Es considera que l'anglès John Stackhouse va transformar la ficología en una disciplina científica. En 1801, Stackhouse va estudiar la germinació de l'zigot d'espècies de Fucus i va determinar que les mateixes pertanyien a diferents gèneres.

Posteriorment, el botànic francès Jean Lamouroux va proposar un sistema de classificació per a les algues en 1813. En les seves obres, descriure un gran nombre d'espècies i va definir tres grans grups (algues vermelles, marrons i verds).

Dins dels grans ficólogos de l'època destaquen els suecs CA Agardh i el seu fill JG Agardh, els que van estudiar la morfologia de les algues. JG Agardh va proposar una classificació de les algues marines amb base a les seves característiques anatòmiques.

Un altre algólogo destacat va ser l'alemany Friedrich Kützing, qui va publicar nombrosos tractats de ficología en què va descriure diverses espècies. En les seves investigacions, prenia en compte principalment l'anatomia d'aquests organismes.

De 1880 a inicis de la dècada dels 50 de segle XX

En la major part d'aquest període, la ficología era considerada una branca de la botànica i les algues s'incloguessin en la divisió Thallophyta (Plantae). També es va realitzar l'estudi dels cicles de vida de moltes espècies, el que va permetre delimitar més clarament els diferents grups.

El ficólogo italià Giovanni de Toni va treballar durant 35 anys en la seva obra Sillete Algarín, que va ser publicada el 1924. En aquesta obra es recull tot el coneixement sobre la sistemàtica de les algues que hi havia fins ara.

A més, va néixer la ficología marina, especialitzada en l'estudi de les algues presents en mars i oceans. Durant aquest període es van iniciar expedicions per diferents costes de l'món per classificar a aquests organismes.

fase moderna

En els anys 50 (segle XX) hi va haver un gran avenç en la ficología, gràcies a el desenvolupament dels microscopis electrònics de rastreig i transmissió. Això va permetre estudiar aspectes de la fisiologia, biologia cel·lular i ecologia dels diferents grups d'algues.

A la dècada dels 70, l'enfocament sistemàtic de la ficología va canviar, a causa de l'ús de tècniques moleculars. Es va aconseguir determinar que les algues són un grup polifilético (que no comparteixen un ancestre comú). Així, els cianobacteris van ser situades dins dels bacteris i els altres grups d'algues al Regne Protista.

Actualment, la ficología és una disciplina consolidada i hi ha nombrosos investigadors en els seus diferents camps d'estudi.

Camp d'estudi

La ficología és la disciplina que es dedica a l'estudi de les algues. La mateixa no està referida només a una categoria taxonòmica (a causa de l'origen d'aquest grup), però se segueix utilitzant amb fins pràctics.

Dins de les algues, es troben tant cèl·lules procariotes com eucariotes, la majoria de les quals fan fotosíntesi. En el grup dels eucariotes, les algues són tal·lòfites (plantes amb tal·lus) el pigment fotosintètic primari és la clorofil·la a.

Alga vermella. Font: Ed Bierman, via Wikimedia Commons

La ficología estudia les característiques morfològiques i anatòmiques dels diferents grups d'algues. A més, aborda la investigació sobre els processos evolutius d'aquests organismes, incloent diversos aspectes com l'evolució de l'cloroplast i la dels mecanismes fotosintètics.

En el camp de la fisiologia i bioquímica, els ficológos s'han dedicat a l'estudi de les anomenades "marees vermelles". Això es refereix a el creixement exponencial de certes microalgues que produeixen ficotoxines, que són organismes tòxics per a la fauna marina i els humans.

Dins de la algología, es contempla el coneixement de el paper de les algues en els ecosistemes on es troben. Aquest tema és de gran importància per a la ciència, ja que aquests organismes són els principals productors d'oxigen de l'planeta.

D'altra banda, les algues són d'utilitat per als éssers humans com a aliment i com a base per a l'elaboració de productes industrials. Per tant, la ficología també estudia les espècies potencialment útils, així com les formes d'utilització més eficients de les algues.

Exemples d'Investigacions recents

La ficología com a disciplina abasta diverses àrees d'interès per als investigadors. En l'actualitat destaquen les relacionades amb la seva fisiologia, producció de toxines, productes industrials i sistemàtica.

mecanismes fotosintètics

Ha estat plantejat que els cloroplasts de les algues van evolucionar a partir de cianobacteris endosimbióticas. Les investigacions en aquest camp se centren en els mecanismes de transport de la informació que controla la divisió i metabolisme dels cloroplasts.

Durant 2017 va ser realitzat un estudi en cianobacteris i altres grups d'algues. Mitjançant aquest, es va investigar els mecanismes d'ús de l'oxigen, ja que els excessos d'aquest element poden causar danys oxidatius en les cèl·lules.

Els resultats d'aquest estudi mostren que en les cianobacteris s'activa un enzim que protegeix a la cèl·lula de les altes intensitats de llum. En altres espècies es van observar estratègies bioquímiques que fan a les cèl·lules insensibles a l'excés d'O ₂.

ficotoxines

La producció de ficotoxines pot produir les anomenades "marees vermelles", que generen un gran impacte ecològic i econòmic. És per això que la ficología s'ha enfocat en l'estudi d'aquests compostos.

S'han realitzat diverses investigacions per determinar com actuen aquestes ficotoxines en diferents organismes, inclosos els humans. En 2018, investigadors espanyols van fer una revisió de les toxines produïdes per microalgues i els mecanismes d'acció i símptomes que produeixen en els éssers humans.

Marea vermella. Font: NOAA, via Wikimedia Commons

biocombustibles

La ficología, en els últims anys, ha dedicat atenció a el camp dels biocombustibles. S'estan desenvolupant nombroses investigacions en aspectes biològics i aplicats de les algues que poden ser potencialment aprofitables.

Una revisió sobre perspectives d'ús de les algues com a biocombustibles (duta a terme el 2017), indica que els principals reptes d'acció estan en l'àrea tecnològica. Principalment, estan enfocats a aconseguir la producció d'una alta biomassa, així com d'aconseguir condicions de cultiu adequades.

metalls pesants

Alguns gèneres d'algues com Cladophora (algues verdes) i Fucus (algues vermelles) són tolerants als metalls pesats. En aquest sentit, s'estan realitzant estudis per determinar la quantitat de metalls que poden contenir aquests organismes.

A partir de la informació obtinguda, s'han establert models de simulació sobre el comportament de la contaminació per metalls pesats en cossos d'aigua.

sistemàtica

La ficología ha donat gran importància a l'estudi sistemàtic de les algues. Aquest camp s'ha enfocat fonamentalment a estudiar la relació de les algues entre si i el seu efecte en altres organismes.

En aquest sentit, les tècniques moleculars han estat molt importants per definir aquestes relacions entre organismes.

Recentment, es van estudiar les algues glacials de Groenlàndia, ubicades dins el grup de les Chlorophytas (algues verdes). Es va comprovar que aquestes són les algues més relacionades amb les plantes i que la seva ecologia pot ajudar a comprendre millor la colonització vegetal d'el medi terrestre.

referències

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen i DA Waters (1998) Molecular Systematics of the Green Algae. pp 508-540. In: Soltis DE, PS Soltis and JJ Doyle (eds) Molecular Systematics of Plants II. Springer, Boston, MA. 585 pàg.
2. Farabegoli F, L Blanc, L Rodríguez, J Vieites i A Cabado (2018) Phycotoxins in marine shellfish: origin, occurrence and effects on humans. Mar. Drugs 16: 1-26.
3. Llegeix RE (2018) Fifth Edition. Cambrige University Press. New York, USA. 535 pàg.
4. Norton TA, M Melkonian i RA Andersen (1996) Algal biodiversity. Phycologia 35: 308-326.
5. South GR i A Whittick (1987) Introduction to Phycology. Blackwell Scientific Publications. Oxford, UK. 343 pàg.