Биотехнология микроводорослей

Одноклеточные фотосинтезирующие организмы играют ведущую роль в образовании органических соединений и кислорода на Земле и имеют важное экологическое значение. Практический интерес к микроводорослям связан с уникальными потенциальными возможностями их использования как продуцентов ценных метаболитов, витаминов и ряда других органических соединений для многих сфер деятельности человека. Кроме того, одноклеточные фотосинтезирующие организмы рассматриваются как некоторая альтернатива традиционному сельскому хозяйству, благодаря высокой фотосинтетической продуктивности, возможности ведения процесса фотосинтеза в индустриальных условиях с существенно меньшей зависимостью от сезонности и погодных условий, с использованием земель и регионов, непригодных для выращивания высших растений. В отличие от гетеротрофных микроорганизмов, нуждающихся для роста в различных органических соединениях, фототрофные микроводоросли синтезируют биомассу из полностью окисленных неорганических веществ (углекислый газ, вода) и минеральных элементов за счет световой энергии, преобразуемой в процессе фотосинтеза. Технологии индустриального производства биомассы микроводорослей не загрязняют окружающую среду и расходуют относительно небольшое количество воды. Достигнутые в настоящее время производительности культур микроводорослей превосходят продуктивность посевов высших растений. Тем не менее, они еще очень далеки от потенциальных фотосинтетических возможностей микроводорослей. Постановка любой задачи с применением микроводорослей требует, в первую очередь, решения далеко непростого вопроса их культивирования в заданных масштабах с высокой и достаточно стабильной продуктивностью. Именно этим вопросам посвящена значительная часть исследований лаборатории, созданной в 1955 г. в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева АН СССР. Основной задачей лаборатории в первые десятилетия после ее создания была разработка принципов создания замкнутых экологических систем жизнеобеспечения на основе фотосинтеза микроводорослей. В данной работе суммирована та часть исследований лаборатории В.Е. Семененко, которая имеет непосредственное отношение к вопросам культивирования и биотехнологии микроводорослей. Почти в тезисном изложении приводятся только конечные результаты многолетних исследований коллектива, а подробности, эксперименты, поиски путей решения конкретных задач, при желании можно изучить по списку публикаций лаборатории, приведенному в конце работы. В публикациях можно найти и ссылки на работы других исследователей, посвященные изучению микроводорослей. Многие исследования были проведены уже почти полвека назад, тем не менее, они не потеряли актуальность до сих пор. Данные этих исследований опубликованы в научных журналах, сборниках, в докладах всевозможных конференций, но было проверено и много ошибочных идей, о которых, естественно, нигде не сообщалось. Ошибочные идеи, как правило, выглядят очень привлекательно. Вслед за нашей лабораторией эти ошибки повторяли многие исследователи и часто повторяют сейчас, особенно при разработке различного типа биореакторов для культивирования микроводорослей.