Хлорелла как род микроводорослей¶

Хлорелла (лат. Chlorella) — род одноклеточных зелёных микроводорослей из отдела Chlorophyta, класса Trebouxiophyceae. Клетки имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму диаметром от 2 до 10 микрометров, лишены жгутиков и обладают плотной целлюлозной оболочкой. Хлореллы содержат хлорофилл a и b, осуществляют фотосинтез и размножаются исключительно бесполым путём — автоспорами. Благодаря высокой скорости роста, способности накапливать белок, липиды и витамины, а также устойчивости к внешним условиям эти микроводоросли стали объектом промышленного культивирования и научных исследований.

¶История изучения

Род Chlorella описал в 1890 году голландский микробиолог Мартин Бейеринк, выделивший культуру из проб пресной воды. Название образовано от греческих слов «хлорос» (зелёный) и уменьшительного суффикса, то есть «зелёная крошка». В 1919 году немецкий учёный Отто Варбург использовал хлореллу в опытах по фотосинтезу и впоследствии получил за эти работы Нобелевскую премию по физиологии и медицине (1931). В середине XX века, в период поиска новых источников пищи, интерес к микроводоросли резко вырос: в 1940–1950-х годах в США, Японии и СССР начались эксперименты по массовому выращиванию хлореллы как пищевой и кормовой добавки. В 1961 году советский исследователь использовал хлореллу в системе жизнеобеспечения космонавтов, изучая возможность регенерации воздуха на борту.

¶Биологические особенности

¶Строение клетки

Клетка хлореллы окружена многослойной оболочкой, основу которой составляет целлюлоза, а у некоторых видов — также спорополленин, придающий устойчивость к химическому и ферментативному воздействию. Внутри расположены чашевидный хлоропласт с пиреноидом, ядро, митохондрии и вакуоли. Запасной полисахарид — крахмал, откладывающийся вокруг пиреноида.

¶Питание и размножение

Хлореллы — облигатные фотоавтотрофы, но в отсутствие света способны переходить на гетеротрофное или миксотрофное питание, усваивая органические вещества из среды. Размножение бесполое: материнская клетка делится на 2–16 автоспор, которые выходят наружу при разрыве оболочки. Половой процесс у представителей рода не обнаружен.

¶Виды и распространение

Род насчитывает несколько десятков видов, среди наиболее известных:

• Chlorella vulgaris — типовой вид, распространён в пресных водоёмах и почвах;
• Chlorella pyrenoidosa — часто используется в биотехнологии;
• Chlorella sorokiniana — термофильный вид, перспективный для промышленного выращивания;
• Chlorella ellipsoidea — объект генетических исследований.

Хлореллы обитают в пресных и солоноватых водах, на поверхности почвы, в симбиозе с некоторыми беспозвоночными (например, с инфузориями и гидрой), а также в лишайниках. Некоторые виды встречаются в экстремальных условиях — в горячих источниках и засолённых водоёмах.

¶Химический состав

Сухая биомасса хлореллы содержит:

Белок хлореллы богат незаменимыми аминокислотами, близок по составу к животному. Водоросль синтезирует витамины группы B, витамин C, E, K, каротиноиды, а также хлорофилл в концентрации, превышающей содержание его в люцерне. Клеточная стенка содержит редкий полисахарид хлореллан, обладающий сорбционными свойствами.

¶Применение

¶Пищевая и кормовая добавка

Хлореллу используют как источник белка и витаминов в кормах для скота, птицы, рыб и в аквакультуре. В пищевой промышленности её добавляют в состав так называемых «суперфудов» — порошков, таблеток и напитков. Пищевая ценность обусловлена высоким содержанием белка и микронутриентов.

¶Биотехнология и экология

Микроводоросль применяют для очистки сточных вод: она поглощает азот, фосфор и тяжёлые металлы, одновременно производя биомассу. Хлореллу рассматривают как перспективное сырьё для получения биодизеля, поскольку некоторые виды накапливают до 30–40 % липидов. В замкнутых системах жизнеобеспечения (например, в космических программах) её используют для регенерации кислорода и утилизации углекислого газа.

¶Медицина и косметология

Экстракты хлореллы входят в состав биологически активных добавок и косметических средств. Исследования изучают её влияние на иммунитет и детоксикацию, однако клинические доказательства эффективности остаются ограниченными.

¶Культивирование

Промышленное выращивание ведут в открытых прудах-реакторах или закрытых фотобиореакторах. Для роста необходимы свет, углекислый газ, минеральные соли и оптимальная температура (25–35 °C). Продуктивность зависит от плотности культуры и интенсивности освещения. Основные производители биомассы хлореллы — страны Восточной Азии, США и Израиль.

¶Значение и ограничения

Хлорелла — один из наиболее изученных объектов альгологии и биотехнологии. Её рассматривают как возобновляемый источник белка, липидов и биологически активных веществ. К ограничениям относят высокую стоимость культивирования, необходимость разрушения плотной клеточной стенки для усвоения питательных веществ человеком и переменную эффективность в зависимости от штамма и условий.