Водоросли

Самый верхний уровень современной классификации - это надцарство. Надцарств три: бактерии, археи и эукариоты. Бактерии и археи относятся к безъядерным (прокариотам), т.е. у них отсутствует ядро, в котором находится наследственная информация, молекулы ДНК, грубо говоря, просто свободно плавают внутри клетки. Внешне бактерии и археи довольно похожи. Первые археи были открыты ещё в 1930-х годах, но разделили эти группы организмов только в 1976 году, до этого археи считали разновидностями бактерий. Исследования показали, что химически бактерии и археи довольно сильно различаются, например, их клеточные оболочки построены из разных веществ. Изучение эволюции на химическом уровне привело к пониманию, что одно не могло произойти от другого, бактерии и археи развивались параллельно и просто пришли к внешне похожим результатам.

У эукариотов (ядерных) ДНК собрано в специальной клеточной структуре - ядре, отделённой от остальной клетки специальной оболочкой. Клетки эукариотов значительно крупнее, чем клетки бактерий и архей, и могут иметь более сложную форму. Кроме того, они могут соединяться друг с другом, образуя один организм. Все многоклеточные существа - эукариоты. Полного понимания того, как появились эукариоты, ещё нет. Сходство клеточной оболочки эукариотов с клеточной оболочкой архей приводит к мысли, что эукариоты произошли от последних. На этом сходстве, кстати, основано действие некоторых антибиотиков: они разлагают клеточные оболочки бактерий, но безопасны для оболочек архей и эукариотов (болезнетворных архей, насколько мне известно, пока не обнаружили). Что касается ядра, то оно очень похоже на открытые в 2010 году мегавирусы - огромные (по сравнению с другими вирусами) вирусы со сложной оболочкой, защищающей их ДНК. По одной из теорий, эукариоты - это организмы, которые получились в результате заражения таким вирусом архей. Но это только одна из гипотез, общепринятого мнения на этот счёт ещё не сложилось.

Что касается вирусов, то они не попадают ни в одно из названных надцарств, и вообще, до сих пор ведутся споры, можно ли их назвать живыми организмами, или же это просто сложные химические структуры. Вирус не способен к самостоятельному питанию, размножению и вообще обмену веществ, он слишком примитивен для этого. Но, попав в живую клетку, вирус изменяет химические реакции в ней таким образом, что вместо нормального функционирования клетка начинает производить копии вируса.

Некоторые бактерии научились синтезировать хлорофилл, который даёт возможность фотосинтеза, т.е. разложения углекислого газа на кислород и углерод благодаря энергии света (хлорофилл - это не единственное и не самое эффективное из известных в природе фотосинтезирующих веществ, но "конкуренты" хлорофилла содержат не самые распространённые вещества типа цинка или же не очень устойчивы, поэтому хлорофилл по распространённости на несколько порядков превосходит их). Хлорофилл имеет зелёный цвет, и именно благодаря ему большинство фотосинтезирующих организмов зелёные. Бактерии с хлорофиллом называются цианобактериями, или сине-зелёными водорослями. По самой строгой классификации только их можно называть водорослями, хотя раньше это слово использовалось и для других групп организмов.

Существуют также и эукариоты с хлорофиллом. В них хлорофилл содержится в специальных клеточных структурах - хлоропластах. Хлоропласты достаточно независимы от остальной части клетки, имеют собственные ДНК и самостоятельно делятся. Они во многом похожи на цианобактерии, поэтому считается, что хлоропласты появились в результате симбиоза эукариотической клетки с цианобактериями, в ходе которого цианобактерии утратили свою самостоятельность. Только такие организмы называются растениями, независимо от того, одноклеточные они или многоклеточные. Водорослями такие организмы в современной классификации не называются, даже те виды, которые всю жизнь проводят в воде.

Кроме растений, существуют и другие эукариотические организмы, содержащие хлорофилл. Их называют хромистами. Если растения появились в результате поглощения эукариотической клеткой цианобактерий, то хромисты - в результате поглощения эукариотической клеткой другой эукариотической клетки, с хлоропластами, т.е. растения. К хромистам относятся многие виды, которые традиционно называются водорослями, например, морская капуста (да, вот такой парадокс: по современной классификации морская капуста не является растением). Сейчас термин "водоросли" по отношению к хромистам стараются не употреблять, чтобы не объединять их в одну группу с сине-зелёными водорослями, от которых хромисты сильно отличаются. Классификация хромистов до конца не разработана, потому что существуют ещё и, если можно так выразиться, хромисты второго уровня - те, которые поглотили не растительную клетку, а другого хромиста (обычного). А также хромисты третьего и, по некоторым сведениям, даже четвёртого уровня. Чтобы классифицировать эти организмы, нужны дополнительные исследования.

Кроме того, существуют многоядерные (полинуклеарные) эукариотические клетки, у которых в единой клеточной оболочке содержится не одно, а несколько ядер. Количество таких ядер может достигать нескольких тысяч, а размер одной клетки - нескольких сантиметров. Среди многоядерных организмов тоже есть хлорофиллосодержащие и живущие в воде, которые раньше было принято относить к водорослям. Сейчас от этого тоже отказываются по тем же причинам, что и с хромистами. Существуют как минимум две линии многоядерных: те, в которых одноядерные клетки сливаются в одну многоядерную, и те, в которых в изначально одноядерной клетке начинают размножаться ядра без размножения самой клетки. С этими организмами тоже требуются дополнительные исследования, чтобы их классифицировать.

Короткое резюме. Водоросли - это цианобактерии, и больше никто. Растения - это эукариотические клетки, поглотившие цианобактерии. Даже те растения, которые живут в воде, это не водоросли. Хромисты и хлорофиллосодержищие многоядерные раньше назывались водорослями, но теперь от этого отказываются.

И последнее: помните, что наука - это не набор догм, это система знаний, которая постоянно дополняется и пересматривается в соответствии с новыми данными. Лет через 10-20 то, что здесь написано насчёт хромистов и многоядерных, безнадёжно устареет, их классификация будет уточнена. Может, будет уточнено и что-то другое. Например, может выясниться, что поглощение цианобактерий эукариотическими клетками происходило несколько раз независимо друг от друга, и растения придётся разделить на разные таксоны в зависимости от того, от какой линии они происходят. Так что не полагайтесь на старые знания, если вам интересен этот вопрос, следите за тем, что происходит в биологии.

Инвазивные водоросли - проблема мирового масштаба. Различные виды морских водорослей угрожают океанической экосистеме, разрушая коралловые рифы и воздействуя на жизнь рыб и других морских обитателей. Наблюдая за обильным распространением водорослей Rugulopteryx okamurae в Средиземном море, ученая Соня Уртадо, проживающая у берегов Испании, решила преобразовать эту проблему в ресурс.

Совместно с Марией Серменьо, специалистом по извлечению белка из материалов для пищевой промышленности, они основали компанию Poseidona. Эта компания занимается разработкой экологически чистых технологий производства пищевых продуктов из инвазивных водорослей и сельскохозяйственных отходов. Они преобразуют эти водоросли в белковые ингредиенты, предлагая альтернативу соевому белку.

В процессе производства компания использует ферментативный гидролиз, метод, часто применяемый в переработке пластика и производстве этанола. Они разработали уникальный метод, сочетая ферментацию с другими технологиями, чтобы получить высококачественный белок с сохранением его питательных свойств и функциональности.

Серменьо и Уртадо обладают богатым опытом в этой области. Серменьо имеет докторскую степень в биохимии пищевых продуктов, а Уртадо ранее была учредителем и главным научным сотрудником компании Current Foods, специализировавшейся на производстве растительных морепродуктов.

Помимо Poseidona, другая компания, Pacifico Biolabs из Берлина, также занимается использованием побочных продуктов для производства альтернативных морепродуктов. Этому способствует увеличенный интерес ученых к поиску новых источников белка и растущая обеспокоенность влиянием производства пищевых продуктов на окружающую среду.

Poseidona планирует выпустить свой первый продукт, концентрат альтернативного соевого белка, на рынок к концу 2024 года. Этому способствует предварительное финансирование в размере €1,1 млн, организованное ведущим европейским венчурным фондом Faber, специализирующимся на климатических технологиях.

В долгосрочной перспективе Poseidona планирует расширить свою деятельность на другие виды инвазивных водорослей, такие как саргассум, которые также оказывают негативное влияние на океанические экосистемы. Их цель - создать доступные по цене белковые продукты, конкурирующие с основными растительными источниками белка, такими как соевый и гороховый.