PHYCOLOGY: SEJARAH, BIDANG STUDI DAN PENELITIAN - BIOLOGI - 2024

The phycology atau algology adalah disiplin ilmu yang mempelajari ganggang, dengan fokus utama pada studi mekanisme mereka fotosintesis, produksi racun, dan produk industri yang sistematis.

Alga adalah kelompok polifiletik (tanpa nenek moyang yang sama) dari organisme fotosintetik yang ada di dinding sel. Kelompok ini termasuk individu uniseluler (cyanobacteria atau alga biru-hijau) dan sebagai multiseluler. Demikian juga, baik sel prokariotik dan eukariotik disertakan.

Biofuel diproduksi dengan alga di laboratorium. Sumber: Honeywell, melalui Wikimedia Commons

Fikologi dimulai di Yunani kuno, dengan karya Theophrastus dan Dioscorides. Untuk waktu yang lama, alga dianggap tumbuhan, itulah sebabnya mereka terutama dipelajari oleh ahli botani.

Linnaeus adalah orang pertama yang menggunakan nama alga untuk mendefinisikan kelompok organisme ini, meskipun ia juga memasukkan beberapa lumut. Namun, pada abad kesembilan belas ketika fikologi dipegang sebagai suatu disiplin ilmu, karena struktur alga lebih dikenal.

Selama tahun-tahun ini, ahli fisika hebat, seperti Stackhouse, Lamouroux dan Kützing, memberikan kontribusi penting dalam biologi dan klasifikasi alga. Karya-karyanya didasarkan terutama pada studi anatomi dan siklus hidup organisme ini.

Di antara bidang studi phycology, penelitian tentang "pasang merah", yang disebabkan oleh pertumbuhan mikroalga secara eksponensial, menonjol. Organisme ini menghasilkan racun yang meracuni ikan dan kerang, yang berdampak negatif pada industri perikanan dan kesehatan masyarakat.

Sejarah

Peradaban manusia pesisir mengembangkan hubungan penting dengan alga. The Mapuche, di Chili, memasukkan ganggang dalam simbolisme mitologis mereka. Untuk bagian mereka, orang Cina adalah yang pertama meninggalkan referensi tertulis tentang organisme ini.

Fikologi atau algologi, sebagai ilmu, berawal terutama dari budaya barat dan perkembangannya terkait dengan sejarah botani. Kita dapat mengenali empat fase dalam evolusi historisnya.

Yunani kuno hingga akhir abad ke-18

Yang pertama menggunakan istilah phykos (tumbuhan laut) untuk merujuk pada alga adalah Theophrastus Yunani dan Dioscorides. Belakangan, dari nama Yunani ini, istilah Romawi Fucus diturunkan, digunakan untuk menamai organisme ini.

Selama abad keenam belas dan ketujuh belas, tidak banyak penelitian dilakukan di bidang fikologi. Ahli botani Ceko Von Zalusian (1592) memasukkan alga bersama dengan jamur, lumut dan tumbuhan laut dalam kelompok Musci. Von Zakusian menganggap kelompok ini sebagai "Ruda et Confusa" (sulit dan membingungkan), karena sulitnya mengklasifikasikannya.

Ahli botani lain yang memberikan kontribusi pada masa-masa awal fikologi adalah Gaspar Bauhin, dalam karyanya Prodromus theatri botánica (1620). Penulis mengklasifikasikan berbagai kelompok tumbuhan sebagai alga, seperti lumut dan ekor kuda (Equisetum).

Pada tahun 1711, Ferchault de Reaumur dari Prancis mendeskripsikan struktur seksual suatu spesies alga. Ini adalah kontribusi penting untuk algologi, meskipun ahli botani seperti Samuel Gottlieb terus menganggap bahwa alga direproduksi dengan partenogenesis.

Linnaeus memasukkan alga dalam cryptogams (tumbuhan tanpa biji) dalam sistem klasifikasi seksualnya (1735). Kemudian, pada 1753 ia mendeskripsikan genus Fucus, dan di sana kelompok tersebut mulai memiliki definisi yang lebih baik.

1800 sampai 1880

Penggunaan mikroskop optik yang lebih baik menghasilkan kemajuan besar dalam ilmu fisika. Pada periode inilah sebagian besar kelompok utama alga, seperti yang mereka kenal sekarang, ditentukan.

Orang pertama yang secara jelas menunjukkan seksualitas ganggang adalah Pierre Vaucher dari Swiss dalam karyanya Histoire des conferves de'eau douce (1803). Dari pekerjaan ini, alga dikenali sebagai satu kelompok dan alga mulai berkonsolidasi.

John Stackhouse. Sumber. Google Buku, melalui Wikimedia Commons

Dianggap bahwa orang Inggris John Stackhouse mengubah fikologi menjadi disiplin ilmu. Pada tahun 1801, Stackhouse mempelajari perkecambahan zigot spesies Fucus dan menentukan bahwa mereka termasuk dalam genera yang berbeda.

Belakangan, ahli botani Prancis Jean Lamouroux mengusulkan sistem klasifikasi untuk alga pada tahun 1813. Dalam karyanya, dia mendeskripsikan sejumlah besar spesies dan mendefinisikan tiga kelompok besar (alga merah, coklat dan hijau).

Di antara ahli fisika hebat saat itu, CA Agardh Swedia dan putranya JG Agardh menonjol, yang mempelajari morfologi alga. JG Agardh mengusulkan klasifikasi alga laut berdasarkan karakteristik anatominya.

Ahli algologi terkemuka lainnya adalah Friedrich Kützing dari Jerman, yang menerbitkan banyak risalah tentang fikologi di mana dia mendeskripsikan berbagai spesies. Dalam penelitiannya, ia terutama memperhitungkan anatomi organisme ini.

Dari tahun 1880 hingga awal tahun 1950-an abad ke-20

Untuk sebagian besar periode ini, fikologi dianggap sebagai cabang botani dan alga dimasukkan dalam divisi Thallophyta (Plantae). Studi tentang siklus hidup banyak spesies juga dilakukan, yang memungkinkan kelompok yang berbeda dapat didefinisikan dengan lebih jelas.

Fikolog Italia Giovanni de Toni bekerja selama 35 tahun pada karyanya Sillete Algarín, yang diterbitkan pada tahun 1924. Karya ini mengumpulkan semua pengetahuan tentang sistematika alga yang ada hingga saat ini.

Selain itu, lahirlah fikologi kelautan, yang mengkhususkan diri dalam studi alga yang ada di laut dan samudera. Selama periode ini, ekspedisi dimulai di sepanjang pantai berbeda di dunia untuk mengklasifikasikan organisme ini.

Fase modern

Pada tahun 50-an (abad ke-20) ada kemajuan besar dalam ilmu fisika, berkat perkembangan pemindaian dan transmisi mikroskop elektron. Ini memungkinkan untuk mempelajari aspek fisiologi, biologi sel dan ekologi dari berbagai kelompok alga.

Pada tahun 1970-an, pendekatan sistematis terhadap fikologi berubah karena penggunaan teknik molekuler. Itu mungkin untuk menentukan bahwa alga adalah kelompok polifiletik (mereka tidak berbagi nenek moyang yang sama). Dengan demikian, cyanobacteria terletak di dalam bakteri dan kelompok alga lain di Kerajaan Protista.

Saat ini, fikologi adalah disiplin ilmu yang terkonsolidasi dan ada banyak peneliti di berbagai bidang studinya.

Bidang studi

Fikologi adalah disiplin ilmu yang didedikasikan untuk mempelajari alga. Ini tidak hanya mengacu pada kategori taksonomi (karena asal usul kelompok ini), tetapi masih digunakan untuk tujuan praktis.

Dalam alga, baik sel prokariotik dan eukariotik ditemukan, yang sebagian besar berfotosintesis. Pada kelompok eukariota, alga merupakan talofit (tumbuhan dengan thallus) yang pigmen fotosintesis utamanya adalah klorofil a.

Rumput laut merah. Sumber: Ed Bierman, melalui Wikimedia Commons

Fikologi mempelajari karakteristik morfologi dan anatomis dari berbagai kelompok alga. Selain itu, ini membahas penelitian tentang proses evolusi organisme ini, termasuk berbagai aspek seperti evolusi kloroplas dan mekanisme fotosintesis.

Di bidang fisiologi dan biokimia, ahli fisika telah mengabdikan diri untuk mempelajari apa yang disebut “pasang merah”. Ini mengacu pada pertumbuhan eksponensial mikroalga tertentu yang menghasilkan phycotoxins, yang merupakan organisme beracun bagi fauna laut dan manusia.

Dalam algologi, pengetahuan tentang peran alga dalam ekosistem tempat mereka ditemukan sedang direnungkan. Subjek ini sangat penting bagi sains, karena organisme ini adalah penghasil oksigen utama di planet ini.

Di sisi lain, alga bermanfaat bagi manusia sebagai makanan dan sebagai bahan dasar produksi produk industri. Oleh karena itu, fikologi juga mempelajari spesies yang berpotensi berguna, serta cara paling efisien dalam menggunakan alga.

Contoh Penelitian Terbaru

Fikologi sebagai disiplin ilmu mencakup berbagai bidang minat peneliti. Saat ini, yang terkait dengan fisiologi, produksi toksin, produk industri, dan sistematika menonjol.

Mekanisme fotosintesis

Telah dikemukakan bahwa kloroplas alga berevolusi dari cyanobacteria endosimbiotik. Penelitian di bidang ini difokuskan pada mekanisme transportasi informasi yang mengontrol pembagian dan metabolisme kloroplas.

Selama 2017, sebuah penelitian dilakukan pada cyanobacteria dan kelompok alga lainnya. Melalui cara ini, mekanisme penggunaan oksigen diselidiki, karena kelebihan unsur ini dapat menyebabkan kerusakan oksidatif dalam sel.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dalam cyanobacteria teraktivasi enzim yang melindungi sel dari intensitas cahaya tinggi. Dalam spesies lain, strategi biokimia yang diamati yang membuat sel-sel tidak sensitif terhadap kelebihan O ₂ .

Phycotoxins

Produksi phycotoxins dapat menghasilkan apa yang disebut "pasang merah", yang menghasilkan dampak ekologi dan ekonomi yang besar. Inilah sebabnya mengapa fikologi berfokus pada studi senyawa ini.

Berbagai penyelidikan telah dilakukan untuk menentukan bagaimana phycotoxins ini bekerja pada organisme yang berbeda, termasuk manusia. Pada tahun 2018, para peneliti Spanyol meninjau racun yang dihasilkan oleh mikroalga dan mekanisme aksi serta gejala yang mereka hasilkan pada manusia.

Pasang merah. Sumber: NOAA, melalui Wikimedia Commons

Biofuel

Fikologi, dalam beberapa tahun terakhir, telah mencurahkan perhatiannya pada bidang biofuel. Sejumlah investigasi sedang dilakukan dalam aspek biologis dan terapan dari alga yang berpotensi dapat digunakan.

Tinjauan prospek penggunaan alga sebagai bahan bakar nabati (dilakukan pada tahun 2017) menunjukkan bahwa tantangan tindakan utama ada di bidang teknologi. Terutama, mereka difokuskan pada pencapaian produksi biomassa yang tinggi, serta mencapai kondisi pertumbuhan yang sesuai.

Logam berat

Beberapa genera alga seperti Cladophora (alga hijau) dan Fucus (alga merah) toleran terhadap logam berat. Dalam pengertian ini, penelitian sedang dilakukan untuk menentukan jumlah logam yang dapat dikandung organisme ini.

Dari informasi yang diperoleh, telah ditetapkan model simulasi tentang perilaku pencemaran logam berat di perairan.

Sistematis

Fikologi sangat mementingkan studi sistematis alga. Bidang ini berfokus terutama pada mempelajari hubungan ganggang satu sama lain dan pengaruhnya terhadap organisme lain.

Dalam pengertian ini, teknik molekuler menjadi sangat penting dalam mendefinisikan hubungan antar organisme ini.

Baru-baru ini, ganggang glasial Greenland, yang terletak di dalam kelompok Chlorophytas (ganggang hijau), telah dipelajari. Ditemukan bahwa ini adalah alga yang paling terkait dengan tumbuhan dan ekologi mereka dapat membantu untuk lebih memahami kolonisasi tumbuhan di lingkungan darat.

Referensi

1. Chapman RL, MA Buchheim, CF Delwiche, T Friedl, VAR Huss, KG Karol, LA Lewis, J Manhart, RM McCourt, JL Olsen, dan DA Waters (1998) Sistematika Molekuler Alga Hijau. hlm 508-540. Dalam: Soltis DE, PS Soltis dan JJ Doyle (eds) Sistematika Molekuler Tanaman II. Springer, Boston, MA. 585 hal.
2. Farabegoli F, L Blanco, L Rodríguez, J Vieites and A Cabado (2018) Phycotoxins pada kerang laut: asal, kejadian dan efek pada manusia. Mar. Obat 16: 1-26.
3. Lee RE (2018) Edisi Kelima. Cambrige University Press. New York, AS. 535 hal.
4. Norton TA, M Melkonian dan RA Andersen (1996) Keanekaragaman hayati alga. Phycologia 35 : 308–326.
5. South GR dan A Whittick (1987) Pengantar Phycology. Publikasi Ilmiah Blackwell. Oxford, Inggris. 343 hal.