Chlorella

Хлорелла
Chlorella 02.jpg
Научная классификация
Международное научное название

Chlorella Beij., 1890

Хлорелла (от греч. χλωρός, «зелёный» и лат. ella — уменьшительный суффикс) — род одноклеточных зелёных водорослей, относимый к отделу Chlorophyta. Имеет сферическую форму, от 2 до 10 мкм, не имеют жгутиков. Хлоропласты хлореллы содержат хлорофилл-а и хлорофилл-б. Для процесса фотосинтеза хлорелле требуются только вода, диоксид углерода, свет, а также небольшое количество минералов для размножения. Очень распространённой является Chlorella vulgaris, постоянно встречающаяся массами в воде и в грязи луж, канав и прудов. Часто развивается она, а также родственная ей форма, Chlorella infusionum в лабораториях и домашнем быту в сосудах с водой или с растворами пепсина и сахара, покрывая зеленоватым налётом внутреннюю поверхность стекла.


Физиология

Организация и цикл развития хлореллы состоят в следующем: вегетативное тело их состоит из одной шарообразной или овальной клетки с толстой оболочкой, которая по мнению одних авторов (Brandt, Dangeard) состоит из целлюлозы, а по мнению других (Geza-Entz, Фаминцын, Аверинцев и др.) из прозрачного студенистого вещества, лишенного целлюлозы. Такое разногласие во мнениях произошло в силу того, что иногда оболочка хлореллы не дает типичного для целлюлозы фиолетового окрашивания от хлорцинкиода, а потому вопрос этот остается пока открытым. Размеры шарообразных вегетативных клеток колеблются по данным различных авторов от 1,5 мкм до 12 мкм. В каждой такой клетке находится гомогенная протоплазма, очень маленькое ядро прекрасно окрашивающееся гематоксилином, и лентовидный или округлый пластинчатый стенкоположный хроматофор с одним или, реже, с двумя пиреноидами. Геца-Энц (Geza-Entz) описывал в клетках хлореллы ещё особые сократительные вакуоли, подобно таковым у хламидомонад, но позднейшими исследователями эти показания Геца-Энца были опровергнуты. Бейеринк изучил питание хлореллы и нашёл, между прочим, что они для добычи необходимого азота нуждаются не только в пептоне, но и в каком-нибудь углеводе, как например сахар, а потому он причислил их к установленной им физиологической группе пептон-углеводных организмов.

Образ жизни

Некоторые виды известны уже с давних времен своим симбиозом с животными, и первоначально принимались за органы последних, но ещё Брандт и Geza-Entz, независимо друг от друга, впервые признали за ними экзогенное происхождение, показав, что зеленые шарообразные тельца, наблюдаемые в теле некоторых животных, суть самостоятельные организмы, причём Брандт отнёс эти тельца к особому роду водорослей, назвав его Zoochlorella. Но как свободноживущие хлореллы, так и зоохлореллы различных животных имеют совершенно одну и ту же организацию, проходят совершенно одинаковые стадии развития и отличаются только образом жизни, а потому Бейеринк и соединил их в один общий род Chlorella, тем более, что единственный отличительный признак зоохлорелл от хлорелл, а именно только что упомянутый симбиотический образ жизни первых с некоторыми низшими животными, оказывается непостоянным признаком, так как Брандт, а за ним и позднейшие учёные, Кесслер, Гаманн, Шевяков, Фаминцын, Бейеринк и Аверинцев, доказали, что изолированные зоохлореллы могут существовать на свободе и при этом так же энергично размножаться, как и в теле животных.

Сожительство хлореллы с животными представляет собою типичный пример комменсализма(проживания за счёт организма-хозяина без нанесения этому хозяину вреда) в виде квартиранства. Неоднократно было замечено, что не все экземпляры хлореллы остаются в теле простейших живыми, но иногда перевариваются последними. Явление это различно толковалось авторами, и только впоследствии удалось выяснить следующие условия, при которых хлореллы либо погибают в организме животных, особенно простейших, либо остаются жить в них: у простейших можно легко различить три слоя протоплазмы в каждой особи: наружную, альвеолярную плазму, служащую покровом для двух последующих слоев, среднюю, кортикальную плазму, не участвующую в пищеварении, и внутреннюю эндоплазму, заведующую пищеварением организма. Если хлорелла попадает в эндоплазму, то она переваривается животным, если же она попадет в кортикальный слой плазмы, то она остается жить в симбиозе с животным, так как этот слой плазмы не принимает участие в пищеварении.

Систематика

В систематическом отношении род Chorella делится на несколько видов, Chlorella vulgaris Beyerink, Chlorella infusionum Beyerink, Chorella parasitica Brandt, Chlorella condustrix Brandt, Chlorella actinosphaerii Averinzew, которые различаются между собою по. размерам и форме хроматофоров и клеток, а также по другим мелким признакам. В качестве симбионтов они найдены у весьма многих Protozoa, а также и у полипов, как, например, у Hydra viridis. Ср. Аверинцев С. О зоохлореллах у простейших. // Тр. Имп. СПб. об-ва естествознания. — 1900. — Т. XXXI. — Вып. 1. — № 7. Работа изобилует литературными ссылками); W. Schewiakoff, «Beitrage zur Kenntniss der holotrichen Ciliaten» («Bibliotheca Zoologica», тетр. 5, 1889); M. Beyerinck, «Culturversuche mit Zoochlorellen und anderen Algen». ("Bot. Zeit. « 1890, № 45, 46, 47, 48); W. Kruger, I. „Ueber einen Pilztypus-Prototheca“ и II, „Ueber zwei ans Saftflussen rein gezuchtete Algen“ (W. Zopf’s Beitrage zur Phys. und Morphologie niederer Organismen», 1894, IV вып.)))

Использование

Хлорелла используется для производства кислорода в замкнутых экосистемах. В 1967—1978 годах в объектах БИОС-1, БИОС-2 и БИОС-3 использование хлореллы в пищу не удалось.

По своей питательности эта водоросль не уступает мясу и значительно превосходит пшеницу. Если в пшенице содержится 12 % белка, то в хлорелле его более 50 %.

Может также использоваться для биологической очистки сточных вод[1]. Для очистки в России колонии хлорелл были введены во многие водоемы: с 2009 года в озер Казанского зооботсада[2], с 2010 - в Нижнетагильский пруд и Леневское водохранилище на реке Тагил[3], в 2012 году в пруд тверского ботанического сада[4], в 2014 - в Графский и Орловский пруды Санкт-Петербурга [5] (в конце 2017 года в Графском пруде патогенные водоросли подавлены[6]). Однако в Ижевском пруде введение хлореллы не принесло успеха из-за многочисленных донных отложений[7]. Хлорелла выращивается она пока что только в Воронеже.

Планктонный штамм хлореллы ИФР №С-111 был выделен советским учёным Богдановым Н. И. в 1977 году из Нурекского водохранилища. Благодаря своим уникальным свойствам планктонный штамм позволил значительно упростить биотехнологию культивирования хлореллы и технологию хранения маточной культуры. Новый штамм позволил ввести хлореллу в рацион крупного рогатого скота, свиней, птиц, кроликов, пчел, рыб; использовать хлореллу для очистки сточных вод, альголизации водоемов.

До настоящего времени во всем мире хлорелла использовалась только в виде суспензии, сухой биомассы (порошка или таблеток) или пасты. Каждый из этих видов имеет свои недостатки. Порошок имеет худшую усваиваемость, чем суспензия. Паста лишена комплекса метаболитов и требует консервации. Загущение суспензии путём отстаивания требует времени и ёмкостей больших объёмов. В концентрате хлореллы (КХ) сочетаются все достоинства товарной суспензии хлореллы с точки зрения её усваиваемости и биологической ценности. Концентрат хлореллы содержит не только живые клетки хлореллы, но и полный спектр водорастворимых метаболитов хлореллы, которые содержатся в культуральной среде. При этом КХ оказался высоко технологичным в практическом использовании. Его можно легко включать в любые существующие системы поения и кормления животных, а также при производстве гранулированного комбикорма. Альголизация комбикорма товарной суспензией хлореллы сама по себе малоэффективна из-за низкой плотности клеток хлореллы в товарной суспензии. КХ позволяет получать практически любую необходимую концентрацию клеток хлореллы в гранулированном комбикорме. Одновременно комбикорм обогащается полным спектром водорастворимых метаболитов хлореллы содержащихся в культуральной среде. В сравнении с товарной суспензией хлореллы транспортные расходы уменьшились в десятки раз.

Применение в медицине и в качестве пищевой добавки

В XXI веке в странах Запада (например, в США и Канаде) хлорелла стала использоваться в качестве добавки к пище. Польза хлореллы обусловлена высоким содержанием в ней белка и витаминов [8]. В хлорелле особо высоко содержание железа, что позволяет использовать ее в терапии железодефицитных анемий [9].

Ряд исследований демонстрирует эффективность хлореллы в качестве дополнительной терапии при лечении вирусных инфекций, таких как гепатит С [10] и цитомегаловирус [11]. Эффект связывают с иммуностимулирующими свойствами компонентов, входящих в состав клеточной стенки данной водоросли [12]

Примечания

  1. Хлорелла — статья из Большой советской энциклопедии
  2. https://www.vesti.ru/doc.html?id=2731385
  3. https://www.znak.com/2018-07-02/nizhnetagilskiy_zavod_evraza_vysadil_v_mestnye_prudy_bolee_600_litrov_vodorosley
  4. https://tvernews.ru/news/120574
  5. http://www.rprim.spb.ru/novosti-administraczii/5581-voronezhskie-odnokletochnye-vodorosli-pomogayut-ochishchat-vodoemy-primorskogo-rajona-20140806-175132
  6. http://www.mokolomyagi.ru/new/info/v-starom-parke-u-grafskogo-pruda
  7. http://piglos.ru/publ/63-1-0-5875
  8. Увеличение аэробной выносливости при применении хлореллы у молодых здоровых индивиддумов.
  9. Эффективность применения хлореллы у крыс с железодефицитной анемией..
  10. Эффективность и безопасность использования хлореллы у взрослых пациентов с хронически гепатитом С.
  11. Эффект экстракта хлореллы на вирус цитомегаловируса у мышей.
  12. Положительный иммунностимулирующий эффект краткосрочного курса добавки Chlorella vulgaris к пище: увеличение активности натуральных киллеров и раннего воспалительного ответа (контролируемое, рандомизированное, двойное слепое исследование).

Литература

  • Андреева В. М. Почвенные и аэрофильные зелёные водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales) / РАН. Ботан. ин-т им. В. Л. Комарова. — СПб.: Наука, 1998. — С. 202—203. — 352 с. — ISBN 5-02-026094-0.
  • Лукьянов В. А., Стифеев А. И. Прикладные аспекты применения микроводорослей в агроценозе. — Курск: Издательство Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2014. — 184 с. — ISBN 978-5-7369-0751-9.
  • Stifeev, A.I., Bessonova, E.A., Lukyanov, V.A. Microalgae as innovative object in organic agriculture / A.I. Stifeev, E.A. Bessonova, V.A. Lukyanov // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2013. Т. 43. № 4. С. 26-27.
  • Лукьянов, В.А., Стифеев, А.И. Горбунова, С.Ю. Научно обоснованное культивирование микроводорослей / В.А. Лукьянов, А.И. Стифеев, С.Ю. Горбунова  // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 9. С. 55-57.
  • Лукьянов, В.А, Стифеев, А.И. Агроэкологические особенности одноклеточных фотосинтезирующих организмов в условиях Центрального Черноземья» / В.А.Лукьянов, А.И. Стифеев // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2016. № 1(9). С. 60-68.
  • Петраков, Е.С., Лукьянов, В.А., Наумов, М.М., Овчарова, А.М., Софронова, В.Г., Полякова, М.Л., Петракова, Н.С. Применение добавки на основе микроводорослей Chlorella vulgaris в кормлении цыплят-бройлеров / Е.С Петраков, В.А. Лукьянов, М.М. Наумов, А.М. Овчарова, В.Г.Сафронова, М.Л. Полякова, Н.С. Петракова //  Проблемы биологии продуктивных животных. 2016. № 1. С. 96-104.
  • Лукьянов, В.А. К вопросу использования Chlorella vulgaris для биологической доочистки сточных вод / В.А. Лукьянов // Актуальные проблемы агропромышленного производства. 2013. С. 49-51.
  • Горбунова, С.Ю., Лукьянов, В.А. Экспериментально-теоретическое обоснование эффективности использования Chlorella vulgaris для утилизации сточных вод птицефабрик и  мелиорация водной среды / С.Ю. Горбунова, В.А. Лукьянов // Водные ресурсы Украины и мелиорация земель. 2013. С. 30-31.
  • Горбунова, С.Ю., Лукьянов, В.А. Потенциальная продуктивность микроводоросли Chlorella vulgaris на темно-серых лесных почвах Центрального Черноземья / С.Ю. Горбунова, В.А. Лукьянов // «Pontus Euxinus 2015». 2015. C. 48-49.

Ссылки