クロレラは、緑藻綱に属する単細胞または群体性の緑藻類で、約13種からなる属です。細胞は球形で、直径約2～10μmで、鞭毛はありません。葉緑体には緑色の光合成色素であるクロロフィルaとbが含まれています。理想的な条件下では、クロレラの細胞は急速に増殖し、再生には二酸化炭素、水、日光、そして少量のミネラルのみを必要とします。 [3]

クロレラという名称は、ギリシャ語の「緑」を意味するχλώρος, chlōros/khlōrosと、ラテン語の「小さい」を意味する小辞接尾辞「ella」に由来しています。ドイツの生化学者で細胞生理学者のオットー・ハインリヒ・ヴァールブルクは、1931年に細胞呼吸の研究でノーベル生理学・医学賞を受賞しましたが、彼もまたクロレラの光合成を研究していました。1961年には、カリフォルニア大学のメルビン・カルビンが、クロレラを用いた植物における二酸化炭素同化経路の研究でノーベル化学賞を受賞しました。

クロレラは光合成効率が8%にも達し[4] 、サトウキビなどの高効率作物の効率を上回っているため、食料やエネルギー源として考えられてきました。

説明

クロレラは、球形、亜球形、または楕円形の小さな丸い細胞で構成され、粘液層に囲まれている場合もあります。細胞には壁側（細胞膜の内側に接する）の葉緑体が1つ含まれており、ピレノイドはデンプン粒に囲まれています。[2]

再生

繁殖は自家胞子の形成によって起こる。クロレラでは遊走子や配偶子が生成されるかどうかは分かっていない。[2]自家胞子形成では、細胞の内容物が2つ、4つ、または8つのプロトプラストに分裂する。それぞれの娘プロトプラストは丸くなり、親細胞壁の破裂により解放される。解放されると、それぞれの自家胞子は成長して新しい個体になる。[要出典]娘細胞は親細胞壁に付着したままになることがあり、それによって細胞群を形成する。[2]培養培地中の硫黄の存在は、細胞分裂に不可欠であると考えられている。暗闇の中でも硫黄だけを原料として細胞分裂が進むが、明所では窒素も加えて必要となる。[要出典] Pearsall and Loose (1937) [5]はクロレラに運動細胞が存在することを報告した。Bendix (1964) [6]もクロレラが配偶子である可能性のある運動細胞を生成することを観察した。これらの観察は、現在厳密に無性生殖であると考えられているクロレラのライフサイクルの概念に重要な関係を持っています。 [引用が必要]

クロレラ・エリプソイデスの無性生殖は詳細に研究されており、無性生殖中に次の 4 つの段階が観察されています。

  1. 成長期 - この段階では、細胞は光合成産物を利用してサイズが大きくなります。
  2. 成熟期 - この段階では細胞が成熟し、分裂の準備をします。
  3. 後成熟期 - この段階では、成熟した細胞は暗期または明期のいずれかで2回分裂します。暗期で形成された細胞は暗期から明期への移行期と呼ばれ、細胞は再び大きく成長します。
  4. 分裂期 - この段階では親細胞壁が破裂し、単細胞が放出されます。[要出典]

分類学

クロレラは1890年にマルティヌス・ベイエリンクによって初めて記載されました。それ以来、この属には100以上の分類群が記載されてきました。しかし、生化学およびゲノムデータから、これらの種の多くは互いに近縁ではなく、別綱である緑藻類に分類されていたことが明らかになっています。言い換えれば、「緑の球状」のクロレラは収斂進化の産物であり、自然発生的な分類群ではないと考えられます。[7]形態学的特徴のみに基づいてクロレラ様藻類を特定することは、一般的に不可能です。[8]

食用として使用されている「クロレラ」の中には、誤って同定されたものや、真のクロレラとは別属に分類されたものがあります。例えば、ヘテロクロレラ・ルテオビリディスは、一般的にクロレラ・ルテオビリディスとして知られていますが、これはもはや有効な名称とはみなされていません。[9]

食料源として

クロレラは初めて収穫された当時、人間の食事に安価なタンパク質サプリメントとして提案されました。アメリカ癌協会によると、「入手可能な科学的研究は、ヒトにおける癌やその他の疾患の予防または治療におけるクロレラの有効性を裏付けていません」[10] 。

特定の生育条件下では、クロレラは多価不飽和脂肪酸を多く含む油を生産します。クロレラ・ミヌティッシマは、総脂質の39.9%にエイコサペンタエン酸を含有しています。[11]

歴史

1940年代後半から1950年代初頭にかけて、制御不能な人口増加に対する世界的な懸念が高まったため、クロレラは新たな有望な主要食料源として、そして当時の世界的な飢餓危機に対する解決策となる可能性を秘めていると考えられました。当時、多くの人々は飢餓が深刻な問題になると考えており、クロレラは比較的低コストで大量の高品質食料を供給することで、この危機を終わらせる手段となると考えていました。[12]

カーネギー研究所、ロックフェラー財団、NIH、カリフォルニア大学バークレー校、原子力委員会、スタンフォード大学など、多くの機関が藻類の研究を始めた。第二次世界大戦後、多くのヨーロッパ人が飢えに苦しみ、多くのマルサス主義者は、この原因は戦争だけでなく、増加する人口を支えるのに十分な食糧を世界が生産できないことにあると考えた。1946年のFAOの報告によると、増加する人口に対応するためには、1960年には1939年よりも25～35％多くの食糧を生産する必要があり、健康状態の改善には90～100％の増加が必要になるという。[12]肉の生産はコストがかかりエネルギー集約型であるため、タンパク質不足も問題だった。耕作面積を増やすだけでは、人々に十分な栄養を提供するのに限界があった。米国農務省（USDA）は、1975年までに米国の人口を養うには、2億エーカー（80万平方キロメートル）の土地を追加する必要があると試算しましたが、実際に利用可能な土地はわずか4,500万平方キロメートルでした。全国的な食糧不足に対処する方法の一つは、農家が利用できる土地を増やすことでしたが、アメリカの開拓地と農地は、拡張と都市化と引き換えに、すでに長い間消滅していました。希望は、新しい農業技術とテクノロジーにのみ託されていました。こうした状況から、代替の解決策が必要でした。

米国およびその他の地域で迫り来る戦後の人口爆発に対処するため、研究者たちは未開発の海資源を活用することを決定した。スタンフォード研究所による初期試験では、クロレラ（暖かく、日当たりが良く、浅瀬で生育した場合）は太陽エネルギーの20％を、乾燥させると50％のタンパク質を含む植物に変換できることが示された。 [12]さらに、クロレラには脂肪やビタミンも含まれる。この植物の光合成効率により、単位面積あたりのタンパク質収量はどの植物よりも高く、ある科学者は、わずか20人の作業員で1000エーカー（4km 2）のクロレラ農場を運営すれば、年間1万トンのタンパク質を生産できると予測した。[12]スタンフォードおよびその他の地域で実施された予備研究はジャーナリストや新聞から大々的に報道されたが、大規模な藻類生産にはつながらなかった。当時の農業技術の進歩と、それを研究する専門家や科学者からの幅広い評価により、クロレラは現実的な選択肢と思われました。藻類研究者たちは、ビタミンやミネラルを強化する方法として、中和したクロレラパウダーを従来の食品に添加することさえ考えていました。[12]

予備的な実験結果が発表された当初、科学界はクロレラの可能性を支持しました。サイエンス・ニューズ・レター誌は「飢餓に食糧を供給する藻類」と題する記事で、この楽観的な結果を称賛しました。ワシントン・カーネギー研究所の著書『藻類培養 ― 実験室からパイロットプラントへ』の編集者であるジョン・バーリューは、「藻類培養はまさに切実なニーズを満たす可能性がある」と述べ[13] 、サイエンス・ニューズ・レター誌はこれを「池の緑色の藻類に類似した改良された、あるいは改良された藻類の生産によって、世界の未来の人々は飢餓から救われるだろう」と論じました。同誌の表紙には、未来の食品工場とされるアーサー・D・リトルのケンブリッジ研究所も掲載されました。数年後、同誌は「明日の夕食」と題する記事を掲載し、「科学者たちは、未来の農場が実際には工場になるだろうと疑ってはいない」と述べました。サイエンス・ダイジェスト誌も、「一般的な池の藻類はまもなく世界で最も重要な農作物になるだろう」と報じました。しかし、そうした主張がなされてから数十年経った現在でも、藻類はそれほど大規模に栽培されていない。

現在の状況

1940年代に深刻化した世界的な食糧問題は、作物の効率向上や伝統農業の進歩によって解決されましたが、クロレラは1940年代のような一般大衆や科学界の関心を集めていません。クロレラは、栄養補助食品として販売する企業にとってニッチな市場しか築いていません。[12]

生産上の困難

クロレラ培養、L'Eclosarium、Houat。

実験研究は現場ではなく研究室で行われ、科学者たちはクロレラの生産がこれまで考えられていたよりもはるかに困難であることを発見した。実用化するには、栽培した藻類を人工光か日陰に置いて光合成効率を最大限に高める必要があった。さらに、クロレラを世界が求めるほどの生産性にするには炭酸水で栽培する必要があり、生産コストが数百万ドル増加するはずだった。収穫には高度なプロセスと追加コストが必要であり、クロレラを食料源として利用するには細胞壁を粉砕する必要もあった。この植物は高度に改変された人工的な環境でのみ、その栄養価を最大限に引き出すことができた。もう一つの問題は、クロレラから十分に美味しい食品を開発することだった。[14]

クロレラの生産は有望に見え、独創的な技術を必要としたが、これまで一部の人が予想したほどの規模では栽培されていない。スピルリナや大豆製品、全粒穀物ほどの規模で販売されていない。コストは高いままで、クロレラは主に健康食品、化粧品、または動物飼料として販売されている。[14] 10年間の実験の後、研究により、日光にさらされた後、クロレラは太陽エネルギーのわずか2.5％を吸収しただけで、従来の作物とそれほど変わらないことがわかった。[12] クロレラもまた、栄養素を包み込む硬い細胞壁のために、人間や他の動物が自然な状態で消化することは不可能であることが1960年代に科学者によって発見され、これがアメリカの食料生産での使用にさらなる問題を引き起こした。[12]

二酸化炭素の還元と酸素の生成における使用

1965年、ロシアのCELSS実験BIOS-3では、8平方メートルの露出したクロレラが密閉環境下で人間1人分の二酸化炭素を除去し、酸素を補充できることが実証されました。この藻類は人工光下で培養されました。[15]

栄養補助食品

錠剤タイプのクロレラ。

クロレラは栄養補助食品として消費されています。クロレラ製品の製造業者の中には、クロレラには健康上の利点があると虚偽の主張をする企業があります。[16]その中には癌治療効果も含まれていますが、[17]アメリカ癌協会は「利用可能な科学的研究は、ヒトにおける癌やその他の疾患の予防または治療におけるクロレラの有効性を裏付けていません」と述べています。[17]米国食品医薬品局は、2020年10月に1社が行ったように、クロレラ製品の摂取による健康上の利点について虚偽の広告を行ったサプリメント会社に対し警告書を発行しました。[18]

クロレラには殺虫剤を解毒する能力があることを示唆する動物実験がいくつかある。クロレラ・プロトテコイデスは、残留性殺虫剤であるクロルデコンに中毒したラットの解毒を促進し、毒素の半減期を40日から19日に短縮した[19] 。摂取された藻類は消化管を無傷で通過し、残留性殺虫剤の腸管内循環を阻害し、その後、クロルデコンと結合したクロルデコンを排泄物とともに排出した。

健康上の懸念

2002年の研究では、クロレラの細胞壁にはグラム陰性細菌に見られる内毒素であるリポ多糖類が含まれており、免疫系に影響を与え、炎症を引き起こす可能性があることが示されました。[20] [21] [ 22]しかし、最近の研究では、グラム陰性細菌以外の生物、例えばシアノバクテリアのリポ多糖類は、グラム陰性細菌のリポ多糖類とは大きく異なることがわかりました。[23]

参照

ウィキメディア・コモンズには、クロレラに関連するメディアがあります。

参考文献

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  3. ^シェフラー、ジョン（2007年9月 3日）「水中生息地」イルミナティ9 （4）。
  4. ^ Zelitch, I. (1971).光合成、光呼吸、そして植物の生産性.アカデミックプレス. p. 275.
  5. ^ Pearsall WH, Loose L (1937). 「純粋培養におけるクロレラ・ブルガリスの増殖」 . Proc Roy Soc B. 121 ( 824): 451– 501. doi :10.1098/rspb.1936.0075 . 2024年8月13日閲覧。
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