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Die mysteriösen Farben von Dunaliella salina: Wie verleiht diese Alge Salzseen ihre Farbe?
Dunaliella salina ist eine einzellige Grünalge, die besonders an das Leben in extrem salzhaltigen Umgebungen wie Salzseen und Salzverdunstungsbecken angepasst ist. Diese Alge ist für ihre Fähigkeit bekannt, große Mengen an Carotinoiden zu produzieren und verfügt über eine antioxidative Wirkung. Es ist einer der Hauptproduzenten extrem salzhaltiger Umgebungen auf der ganzen Welt und wird auch häufig in Kosmetika und Nahrungsergänzungsmitteln verwendet.
Geschichte
Dunaliella salina wurde 1838 von Emanoil C. Teodoresco aus Rumänien benannt und die Alge wurde erstmals von Michel Felix Dunal in Salzverdunstungsbecken in Frankreich wissenschaftlich beschrieben. Er nannte den Organismus zunächst Haematococcus salinus und Protococcus. Im Jahr 1905 beschrieben Teodoresco und Clara Hamburger aus Heidelberg den Organismus vollständig als neue Gattung und Art. Da Teodoresco seine Forschungsergebnisse als Erster veröffentlichte, wird er allgemein als der ursprüngliche Autor dieser Klassifizierung angesehen.
Lebensraum
In einer Umgebung mit einer derart hohen Salzkonzentration können nur eine Handvoll Organismen überleben. D. salina konnte bis zu diesem Punkt überleben, weil es über eine hohe Konzentration an Beta-Carotin verfügt, um sich vor starkem Licht zu schützen, während es gleichzeitig eine hohe Konzentration an Glycerin aufweist, um dem osmotischen Druck zu widerstehen. Viele Menschen glauben, dass die Farbe rosafarbener Seen auf den Einfluss dieser Algen zurückzuführen ist, da diese in vielen rosafarbenen Seen zu finden sind und die in ihnen enthaltenen Substanzen in verschiedenen Rosatönen vorkommen. Allerdings haben seit 2015 im australischen Lake Hillier durchgeführte Untersuchungen das Vorkommen mehrerer Arten halotropher Bakterien und Archaeen im See nachgewiesen, die fast alle auch rosa, rote oder lachsfarbene Pigmente aufweisen.
Morphologische Merkmale
Arten der Gattung Dunaliella ähneln morphologisch Chlamydomonas reinhardtii. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Dunaliella keine Zellwand und keine kontraktilen Vakuolen besitzt. Diese Alge hat zwei gleich lange Flagellen und einen becherförmigen Chloroplasten, der normalerweise ein zentrales Zytoplasma enthält. Ihre Chloroplasten können große Mengen an β-Carotin speichern, wodurch die Algen orangerot erscheinen. Beta-Carotin scheint den Organismus vor den Auswirkungen langfristiger UV-Strahlung zu schützen. Form und Symmetrie von D. salina variieren je nach Umgebung. Aufgrund des Fehlens einer starren Zellwand reagiert dieser Organismus besonders empfindlich auf osmotischen Druck. Glycerin dient zur Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts und der Enzymaktivität. D. salina ist in der Lage, hohe Konzentrationen von Glycerin zu speichern, indem sie eine Zellmembran mit geringer Durchlässigkeit aufrechterhält und große Mengen Glycerin aus Stärke synthetisiert, wenn die externen Salzkonzentrationen hoch sind, was einer der Gründe ist, warum es in Umgebungen mit extrem hohem Salzgehalt gedeihen kann. .
Fortpflanzung und Lebenszyklus
D. salina kann sich ungeschlechtlich durch Teilung beweglicher Pflanzenzellen oder sexuell durch Verschmelzung zweier gleicher Gameten zu einer einzigen Zygote vermehren. Obwohl D. salina salzhaltige Umgebungen verträgt, haben Studien gezeigt, dass seine sexuelle Fortpflanzungsaktivität bei hohen Salzkonzentrationen (> 10 %) deutlich reduziert und bei niedrigen Salzkonzentrationen stimuliert wird. Die sexuelle Fortpflanzung beginnt, wenn die Geißeln zweier D. salina in Kontakt kommen, gefolgt von der Verschmelzung der beiden Gameten zu einer Zygote. Die Zygoten von D. salina sind äußerst widerstandsfähig und können sowohl in Süßwasser als auch in trockenen Umgebungen überleben. Nach der Keimung kann die Zygote bis zu 32 haploide Tochterzellen freisetzen.
Kommerzielle Nutzung
D. salina ist einer der größten Produzenten in extrem salzhaltigen Umgebungen weltweit.
β-Carotin
Seit der Gründung der ersten D. salina-Zuchtfabrik in der Sowjetunion im Jahr 1966 ist der kommerzielle Anbau von D. salina zur β-Carotin-Produktion ein erfolgreicher Fall der Halobiotechnologie geworden. Dabei kommen unterschiedliche Techniken zum Einsatz, die von der einfachen, umfangreichen Lagunenkultur bis hin zur präzise kontrollierten Kultur mit hoher Zelldichte reichen.
Antioxidantien und Nahrungsergänzungsmittel
Aufgrund seines hohen Gehalts an Beta-Carotin ist D. salina ein beliebtes Provitamin-A-Nahrungsergänzungsmittel und Kosmetikzusatz. Darüber hinaus kann D. salina eine Vitamin-B12-Quelle sein.
Glycerin
Es gab Versuche, die hohen Glycerinkonzentrationen von D. salina für die kommerzielle Produktion zu nutzen. Obwohl es technisch möglich ist, Glycerin aus D. salina herzustellen, ist die wirtschaftliche Machbarkeit gering und es gibt derzeit keine biotechnologischen Betriebe, die Glycerin aus dieser Alge produzieren.
Diese lebendige Alge hat nicht nur die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch das Interesse der Industrie geweckt. Welche Auswirkungen wird Dunaliella salina angesichts seines vielfältigen Anwendungspotenzials in Zukunft auf unser Leben und die Umwelt haben?
