دنیای شگفت انگیز جلبک ها 

جلبک چیست؟

جلبک‌ها به عنوان گروهی از ارگانیسم‌های عمدتاً آبزی، فتوسنتزی و هسته دار تعریف می‌شوند که فاقد ریشه، ساقه، برگ و ساختا‌رهای تولید مثل چند سلولی تخصصی گیاهان هستند و اندازه آن‌ها از ۰.۲ میکرومتر تا۶۰ متر از یک سلول تا گونه های چند سلولی بسیار بزرگ متغیر است و می‌توانند در محیط‌های مختلف زندگی کنند.

رنگدانه‌های فتوسنتزی آنها  نسبت به گیاهان متنوع‌تر است و مانند حیوانات، برخی از جلبک‌ها دارای تاژک، سانتریول هستند و می‌توانند از مواد آلی در زیستگاه خود تغذیه کنند. جلبک‌ها، تا نیمی از اکسیژن جو زمین را تولید می‌کنند و همچنین، چون مانند گیاهان خشکی در پایه زنجیره غذایی قرار دارند و با توجه به اینکه گیاهان تقریباً در اقیانوس ها وجود ندارند ،جلبک‌ها پایه غذایی برای اکثر آبزیان هستند. این گونه از نظر اقتصادی به عنوان منبع نفت خام، منبع محصولات غذایی و تعدادی از محصولات دارویی و صنعتی برای انسان مهم است.

جلبک‌ها می‌توانند به صورت جنسی، غیرجنسی یا با ترکیبی از هر دو فرآیند تکثیر شوند. انواعی که به صورت غیرجنسی تولید مثل می‌کنند به طور طبیعی تقسیم می‌شوند  یا اسپورهایی آزاد می کنند که ممکن است متحرک یا غیر متحرک باشند.

جلبک‌هایی که از طریق جنسی تولید مثل می‌کنند، زمانی که محرک‌های محیطی خاصی را دریافت می‌کنند، عموماً وادار به تولید گامت می‌شوند. این گونه‌های جلبک یک تخم بارور شده یا زیگوت تولید می‌کنند تا یک ارگانیسم جدید یا یک زیگوسپور خفته ایجاد کنند که با محرک‌های محیطی مطلوب فعال می‌شود.

انواع جلبک

به مطالعه جلبک‌ها فیکولوژی می گویند و فردی که جلبک‌ها را مطالعه می‌کند فیکولوژیست است. با شروع دهه ۱۸۳۰، جلبک‌ها بر اساس رنگ به گروه‌های اصلی مانند قرمز، قهوه ای و سبز تقسیم شدند. رنگ‌ها بازتابی از رنگدانه‌های مختلف کلروپلاست مانند کلروفیل‌ها، کاروتنوئیدها و فیکوبیلیپروتئین‌ها هستند.

جلبک‌ها را می توان به هفت نوع عمده دسته بندی کرد که هرکدام اندازه، عملکرد و رنگ متفاوتی دارند:

1-اوگلنوفیتا(Euglenophyta/ Euglenoids)

2- Chrysophyta(جلبک قهوه ای طلایی و دیاتوم ها)

3- پیروفیتا(Pyrrophyta/ Fire algae)

4- کلروفیتا(Chlorophyta / جلبک سبز)

5-رودوفیتا (Rhodophyta / جلبک قرمز)

6- Paeophyta(جلبک قهوه ای)

7- زانتوفیتا (Xanthophyta / جلبک زرد-سبز)

کاربرد های زیست محیطی جلبک ها 

سوخت زیستی

در حال حاظر تلاش‌هایی برای پرورش جلبک‌ها در مقادیر زیاد برای ساخت بیواتانول، بیودیزل، بیوگازولین، بیوبوتانول، بیومتانول و سایر سوخت‌های زیستی در حال انجام است. از مزایای سوخت جلبکی این است که می‌توان آن‌ها را  با حداقل تأثیر بر منابع آب شیرین کشت کرد و همچنین زیست تخریب پذیر هستند و برای محیط زیست بی ضرراند.

تصفیه فاضلاب

استفاده از جلبک برای تصفیه فاضلاب مزیت بیشتری نسبت به تصفیه فاضلاب معمولی دارد. برخی از مزایای کلیدی عبارتند از:

– مقرون به صرفه بودن

-صرفه جویی در انرژی (فرآیندهای متعارف تصفیه فاضلاب شامل هوادهی می‌شود که نیاز به انرژی زیادی دارد در حالی که تصفیه‌های فاضلاب مبتنی بر جلبک اکسیژن مورد نیاز باکتری‌های هوازی را تولید می‌کنند)

-کاهش در تشکیل لجن (در تاسیسات سنتی تصفیه فاضلاب، لجن به دست آمده حاوی مواد زائد جامد خطرناکی است که در نهایت به محل دفن زباله راه پیدا می‌کند. با این حال، در تأسیسات تصفیه فاضلاب جلبکی، لجن حاصل با زیست توده جلبکی دارای مقدار زیادی انرژی است که می‌تواند برای تولید کودها یا سوخت‌های زیستی بیشتر پردازش شود)

-کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (کارخانه‌های فاضلاب معمولی به طور قابل توجهی در تولید گازهای گلخانه‌ای نقش دارند ولی تصفیه فاضلاب مبتنی بر جلبک مقدار کربن دی اکسید را کاهش می‌دهد)

-تولید بیومس مفید جلبکی (زیست توده جلبکی به دست آمده منبع بیودیزل که یک نوع سوخت زیستی است)

بیوراکتور‌های جلبکی ( Photobioreactor / Bioreactor)

فتوبیوراکتور یا بیوراکتور جلبکی برای کشت جلبک برای تولید زیست توده یا کاهش انتشار دی اکسید کربن استفاده می‌شود. بیورآکتورهای جلبکی برای تولید سوخت‌هایی مانند بیواتانول و بیودیزل استفاده می‌شود. این فوتورآکتورها بر اساس واکنش فتوسنتزی انجام شده توسط جلبک‌های حاوی کلروفیل فعالیت می‌کنند.

سایر کاربرد‌های سازگار با محیط زیست

از آنجایی که جلبک‌ها می‌توانند در شرایط سخت رشد کنند و به مواد مغذی زیادی نیاز ندارند، در مکان‌هایی که برای اهداف کشاورزی مناسب نیستند، کشت می‌شوند، بنابراین برای زمین‌های زراعی با گیاهان دیگر رقابت نمی‌کنند و همچنین از پساب، و نه آب شیرین استفاده می‌کنند.

جلبک ‌ها برای رشد به دمای نسبتا بالا و نور زیاد خورشید نیاز دارند و رشدشان به فصل خاصی وابسته نیست.

جلبک‌ها در آب دریا، حوضچه‌های بیابانی، در فاضلاب و آب‌های حاوی فسفات، نیترات و سایر آلاینده‌ها رشد می کنند.

از آنجایی که جلبک‌ها  درخنثی کردن کربن دی اکسید نقش دارند می‌توان مزارع جلبک را در نزدیکی پالایشگاه‌ها یا نیروگاه‌های تولید کربن قرار داد.

کاربردهای‌ دارویی و پزشکی جلبک ها

جلبک‌های دریایی به عنوان منابع متابولیت‌های فعال زیستی توجه فزاینده‌ای را به خود جلب کرده‌اند و برای صنعت داروسازی در توسعه دارو مورد توجه قرار گرفته‌اند.

جلبک‌ها دارای خواص بسیاری هستند که آن را در مقابل داروهای مصنوعی متمایز می‌کند:

خواص آنتی اکسیدان

قوی‌ترین آنتی اکسیدان‌های محلول در آب که در جلبک‌ها یافت می شوند، پلی فنول‌ها، فیکوبیلیپروتئین‌ها و ویتامین‌ها هستند. آنتی اکسیدان‌ها با جلوگیری از پیشرفت ضایعات  تقریبا بدخیم و از بین بردن رادیکال‌های آزاد و اکسیژن فعال به مهار رشد سرطان کمک می‌کنند.

همچنین آنتی اکسیدان‌ها کلید مبارزه با بیماری‌های مختلف از جمله اختلالات مزمن، بیماری های قلبی عروقی و التهاب هستند.

پلی فنول‌هایی که بیشتر در جلبک‌های دریایی یافت می‌شوند، دارای خواص آنتی‌اکسیدانی خوبی هستند که به عنوان فولوروتانین نیز شناخته می‌شوند.

فعالیت ضد سرطان

بیشتر جلبک های دریایی دارای خواص آنتی بیوتیکی خوبی هستند که بسیاری از بیماری‌های خطرناک را مهار می‌کنند.

خواص ضد ویروسی

محققان به خاصیت ضد ویروسی موجود در جلبک قهوه ای پی بردند که به طور کامل ویروس را مهار می کند و این کشف منجر به بوجود آمدن شیمی درمانی ضد ویروسی شده است. اکنون، پلی ساکاریدهای جلبکی وجود دارند که در برابر ویروس‌های خاص استفاده می‌شوند.

کاروتنوئیدها

ریزجلبک‌ها به‌طور گسترده برای مکمل‌های غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند و گونه‌های کلرلا، دونالیلا، هماتوکوکوس، اسپیرولینا و آفانیزومنون به طور گسترده توسط محققان برای پتانسیل آنها  در این حوزه مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

عصاره کلرلا، اسپیرولینا خواص آنتی اکسیدانی، ضد التهابی و ضد توموری خوبی دارد.

هماتوکوکوس دارای ویتامین‌های زیادی است که استفاده از آن را برای رشد مواد غذایی مورد توجه قرار می‌دهد. آفانیزومنون نقش مهمی در کنترل کلسترول و تحریک عملکرد کبد دارد و همچنین در درمان بسیاری از مشکلات پوستی استفاده می‌شود.

داروهای جلبکی

جلبک‌ها می توانند برای ساخت داروهای سرطانی پیچیده و هدفمند استفاده شوند. محققان و دانشمندان بر روی جلبک‌های کوچک دستکاری شده ژنتیکی کار می‌کنند که می‌توانند برای از بین بردن سلول‌های سرطانی مضر و درمان تومور استفاده شوند.

جلبک‌ها توانایی زیادی در تا کردن پروتئین‌ها به ساختارهای سه بعدی پیچیده دارند، برای مثال، در سن دیگو آنتی بادی‌های انسانی با موفقیت توسط جلبک‌ها تولید شد