微細藻類

微細藻類は肉眼では見えない微細な 藻類です。淡水系や海洋系に典型的に見られる植物プランクトンで、水柱と堆積物の両方に生息しています。^[1]微細藻類は単細胞種で、単独で存在するか、連鎖または集団で存在します。種によって、その大きさは数マイクロメートル (μm) から数百マイクロメートルの範囲です。高等植物とは異なり、微細藻類には根、茎、葉がありません。粘性力が支配的な環境に特に適応しています。

光合成を行う微細藻類は、地球上の生命にとって重要であり、大気中の酸素の約半分を生成し^[2]、温室効果ガスの二酸化炭素を使用して光合成独立栄養的に成長します。「海洋の光合成は微細藻類によって支配されており、シアノバクテリアとともに植物プランクトンと呼ばれます。」^[3]微細藻類はバクテリアとともに食物網の基盤を形成し、それより上のすべての栄養段階にエネルギーを提供します。微細藻類のバイオマスは、クロロフィルa濃度で測定されることが多く、潜在的な生産量の有用な指標となります。^{[4] [5]}

微細藻類の生物多様性は非常に大きく、ほとんど未開発の資源です。約20万～80万種の生物がさまざまな属に生息し、そのうち約5万種が記載されていると推定されています。^[6]藻類バイオマスに由来する15,000種以上の新規化合物が化学的に特定されています。^[7]例としては、カロテノイド、脂肪酸、酵素、ポリマー、ペプチド、毒素、ステロールなどがあります。^{[8]これらの貴重な代謝産物を提供するほか、微細藻類は}バイオ燃料の原料として有望視されており、バイオレメディエーションにおける有望な微生物としても注目されています。^[9]

微細藻類の例外は、クロロフィルを全く持たない無色のプロトテカです。これらの無クロロフィック藻類は寄生性となり、人間や動物に プロトテコーシスという病気を引き起こします。

微細藻類の化学組成は、固有の定数因子ではなく、種と栽培条件の両方に応じて、さまざまな要因によって異なります。一部の微細藻類は、環境の変動に応じて化学組成を変更することで、環境条件の変化に順応する能力を持っています。特に劇的な例は、リンが枯渇した環境でリン脂質を非リン膜脂質に置き換える能力です。^{[10]温度、照度、pH、} CO2供給、塩分、栄養素などの環境要因を変更することで、微細藻類に目的の生成物を大量に蓄積することが可能_です。

微細藻類はまた、獲物の選択、防御、回避に寄与する化学信号を生成します。これらの化学信号は、藻類ブルームなどの大規模な熱帯構造に影響を及ぼしますが、単純な拡散と層流移流によって伝播します。^{[11] [12]微細藻類などの微細藻類は、多くの養殖種、特に}濾過性二枚貝の基本的な食料を構成しています。

光合成微生物や化学合成微生物も宿主生物と共生関係を築くことができます。これらの微生物は、二枚貝の成長に必要なビタミンや多価不飽和脂肪酸を供給しますが、二枚貝はこれらを自分で合成することができません。^{[13]さらに、細胞は水性懸濁液中で増殖するため、水、} _CO2、その他の栄養素 をより効率的に利用できます。

微細藻類は海洋生物圏における栄養循環、無機炭素を有機分子に固定し、酸素を供給する上で重要な役割を果たしています。

魚油はオメガ 3 脂肪酸の含有量で有名になりましたが、魚は実際にはオメガ 3 を生成しません。その代わりに、微細藻類を摂取することでオメガ 3 を蓄積します。これらのオメガ 3 脂肪酸は、それを生成する微細藻類から直接人間の食事に摂取できます。

微細藻類は、種や栽培条件に応じて、相当量のタンパク質を蓄積することができます。耕作できない土地でも生育できるため、微細藻類は人間の消費や動物の飼料に代替のタンパク質源となる可能性があります。^{[14]微細藻類タンパク質は、動物性タンパク質の代替として、食品業界で}増粘剤^[15]や乳化剤、泡安定剤^[16]としても研究されています。

一部の微細藻類はクロロフィル、カロテノイド、フィコビリタンパク質、ポリフェノールなどの発色団を蓄積しており、抽出して着色剤として使用することができます。^{[17] [18]}

様々な微細藻類種が養殖場で生産され、人間の栄養源として、^[19]、バイオ燃料として、^[20] 、他の生物の養殖、^[21]、医薬品や化粧品の製造、^[22] 、バイオ肥料としてなど、さまざまな方法で商業的に使用されています。^[23]しかし、細胞密度が低いことが、多くの微細藻類由来製品、特に低コスト商品の商業的実現性における大きなボトルネックとなっています。^[24]

研究では、微細藻類孵化システムの成功の主な要因として以下のことが挙げられている。^{[25] [26]}

• 栽培システム（フォトバイオリアクターと呼ばれる）の形状と規模。
• 光の強さ;
• 気相中の二酸化炭素（CO _{2 ）の濃度}
• 栄養素レベル（主にN、P、K）
• 文化の混合

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