Repopularea Mării Negre cu alga brună – un proiect cu implicarea cercetătorilor de la Institutul de Biologie al Academiei Române

---

Cercetătorii de la Institutul de Biologie al Academiei Române coordonează științific proiectul de multiplicare a unei macroalge în Marea Neagră – alga brună − cu multiple întrebuințări în diverse ramuri economice.

Algele brune au un rol important în purificarea apelor de coastă, susțin dezvoltarea vieții marine și reprezintă un bun indicator al calității apei. În plus, au multiple întrebuințări în industria alimentară, cosmetică și farmaceutică. Pentru a afla mai multe amănunte despre repopularea Mării Negre cu această plantă am realizat un interviu cu dr. Mirela Moldoveanu, cercetător la Institutul de Biologie al Academiei Române.

Monitorizarea calității apei cu aparatul numit sondă multiparametrică. Credit foto: dr. Mirela Moldoveanu

Cătălin Mosoia: Care au fost motivele pentru care alga brună a devenit tema unui proiect de cercetare în Marea Neagră?

Mirela Moldoveanu: Starea de conservare este considerată acum critică. La nivelul anilor ’70, după un eveniment extrem de îngheț la litoralul Mării Negre, o mare parte din populațiile de algă brună, Cystoseira barbata, s-a distrus și, în condițiile unei poluări accelerate de natură antropică, specia a intrat într-un declin rapid. Or, alga brună, macroalgă din clasa Phaeophyceae, este o specie de interes științific, ecologic și economic deopotrivă.

În primul rând, algele joacă un rol semnificativ în purificarea apelor de coastă, Cystoseira fiind un bioindicator al calității apei, observație științifică făcută de Mačić, în anul 2010.

În cazul litoralului românesc al Mării Negre, specia este considerată un element esențial al biocenozei infralitoralului stâncos, deoarece susține dezvoltarea vieții marine (crustacee, gasteropode, insecte), reprezentând mediu de viață, de hrănire și de înmulțire pentru nevertebratele marine, dar și suport pentru dezvoltarea florei epifite. Sunt studii relevante în acest sens, precum cel coordonat de Patrick Kraufvelin (2006) sau volumul de Ecologie practică coordonat de Ioan Sârbu (2012). Datorită acestor calități, specia favorizează o stratificare optimă a celorlalte specii în funcție de gradientul de lumină și condițiile hidrodinamice și aș cita aici studiile publicate în 2006 de Annalisa Falace și colaboratorii săi. Cum v-am spus, alga brună este o specie de interes științific și, cu permisiunea dumnevaoastră, voi continua să fac referire la cercetările și studiile întreprinse de specialiști la nivel național sau internațional.

Pe de altă parte, Cystoseira barbata este importantă pe fundul stâncos în calitate de constructori de habitat (Yulius Kurnia Susanto și colaboratorii, 2016). Retragerea algelor de dimensiuni mai mici spre câmpurile cu Cystoseira prezintă avantajul realizării unei protecții fața de acțiunea nefavorabilă a deplasării pietrișului și scoicilor din cauza mișcării valurilor. Cum spuneam, câmpurile de alge au rol în purificarea apelor litoralului.

De asemenea, algele brune au multiple întrebuințări în diverse ramuri economice; de exemplu, sunt surse importante de alginați, adică fibre textile artificiale; sunt utilizate în diverse domenii precum alimentație, cosmetice, textile, farmaceutice (Anda Trifan și colaboratorii, 2019). Fiind bogate în potasiu, fosfor și azot, algele brune au fost utilizate și ca îngrășământ (Marcel Pârvu, 2020). În plus, speciile de Cystoseira produc metaboliți bioactivi (terpene, acizi grași, steroizi, florotanini sau polizaharide) cu activități antioxidante, antivirale, antibacteriene, antifungice, antiinflamatorii și antitumorale deosebit de importante pentru domeniul medical – mă gândesc aici la studii științifice publicate de Sabrine Sellimi și colaboratorii săi în 2017 sau de Vizetto-Duarte în 2015.

Cătălin Mosoia: În ce constă proiectul de cercetare?

Mirela Moldoveanu: În esență, proiectul pe care îl dezvoltăm acum vizează următoarele trei aspecte:
1) Multiplicarea macroalgei Cystoseira barbata prin utilizarea de biotehnologii și atingerea unui nivel de cercetare – TRL 8 (dezvoltarea de protocoale specifice);
2) Crearea și dezvoltarea unei pepiniere care, în viitorul apropiat, să furnizeze material biologic (Cystoseira barbata) pentru lucrări de restaurare și de reconstrucție ecologică (cel puțin o pepinieră);
3) Dezvoltarea unor competențe specifice tipului de restaurare/reconstrucție ecologică subacvatică a personalului implicat – biologi și scafandri – în procesul tehnologic de producere și dezvoltare a macroalgelor și de construire a habitatelor acestora.

Proiectul are la bază o colaborare interdisciplinară, care se sprijină pe binomul profesional biologie-scafandrerie și se încadrează în sfera activităților de cercetare-dezvoltare științifică destinată lucrărilor de construcție și reconstrucție ecologică subacvatică.

Preluarea de către scafandri și pregătirea materialului vegetal pentru plantare. Credit foto: Marinerus Explorer SRL

Finanțarea proiectului a fost obținută printr-o colaborare a sectoarelor public-privat, respectiv prin colaborarea a două entități: Institutul de Biologie București al Academiei Române și societatea Marinerus Explorer SRL, ambele cu personal experimentat în domeniul de referință. Proiectul a fost accesat pe linia de finanțare EEA & Norway Grants 2014-2021 Programme SMEs Growth Romania – arie de interes Blue Growth. Proiectul beneficiază de o finanțare suficientă să acopere toate activitățile propuse. Bugetul alocat este de 212.330 euro, din care 15% reprezintă cofinanțarea susținută de societatea parteneră în acest proiect.

Activitățile proiectului se derulează pe o perioadă de aproximativ 16 luni, având ca dată limită 30 aprilie 2024. În prezent, ne aflăm în perioada de implementare.

Cătălin Mosoia: Institutul de Biologie al Academiei Române este coordonator al proiectului. Mai sunt implicați și alți parteneri?

Mirela Moldoveanu: Institutul de Biologie București are în acest proiect calitatea de partener, asigurând coordonarea științifică, prin doi specialiști: subsemnata și dr. Rodica Catană. Rolul de promotor al proiectului îi revine societății Marinerus Explorer SRL din Constanța, prin managerul de proiect dr. Laurențiu Dobre.

Cătălin Mosoia: Înțeleg că una dintre etapele proiectului a fost multiplicarea algei brune. Cum s-a realizat aceasta, unde și prin ce tehnici?

Mirela Moldoveanu: Multiplicarea speciei Cystoseira barbata s-a realizat la nivel experimental, în laboratoarele Institutului de Biologie București al Academiei Române, utilizând tehnici biotehnologice.

Folosirea diferitelor metode de biotehnologie pentru înmulțirea speciei Cystoseira barbata poate ajuta nu numai la conservarea speciilor în habitate naturale, ci și la obținerea de biomasă pentru diferite aplicații.

Atât biotehnologia macroalgelor marine, cât și cunoștințele de bază privind multiplicarea speciilor de interes utilizând tehnicile culturilor de țesuturi și celule sunt încă în stare de dezvoltare.

În urma succesului obținut la plantele superioare, numeroase încercări s-au realizat și în vederea multiplicării macroalgelor marine prin aceste tehnici. Deși studiile privind totipotența celulei algale datează din 1978 (Chen & Taylor, 1978) și numeroase specii de macroalge roșii și brune au fost introduse în culturi in vitro, în cazul speciei Cystoseira barbata nu s-a realizat încă un protocol de multiplicare in vitro, probabil din cauză că este o specie critică, protejată prin lege și nu poate fi recoltată.

Metodele biotehnologice permit obținerea unei biomase a speciei de interes net superioare comparativ cu multiplicarea pe cale naturală. Micropropagarea sau propagarea in vitro permite producerea unui număr mare de indivizi într-o perioadă scurtă. Indivizii astfel obtinuți pot fi folosiți ca răsaduri pentru cultivarea algelor marine, în loc să fie recoltați din mediul natural, diminuând astfel periclitarea speciei de interes. Acest lucru a generat un interes crescut pentru micropropagare ca instrument pentru conservarea populaţiilor de macroalge şi pentru producția durabilă de materii prime de comerț.

Micropropagarea se bazează pe totipotența celulară, care este capacitatea unei singure celule vegetative de a se diviza și diferenția pentru a genera un nou organism. Acest fenomen stă la baza culturii de ţesuturi vegetale şi este folosit pentru analiza fiziologică și biochimică a proceselor de diferențiere și dezvoltare. Cultura de țesuturi (sau cultura in vitro) reprezintă cultura axenică a oricărei părți a unui organism (numită explant) în condiţii controlate de lumină, temperatură, umiditate, într-un mediu de cultură specific. Cultura de țesuturi și celule de alge marine diferă de cultura unialgală în raport cu starea axenică (fără bacterii și ciuperci) și prin unele caracteristici ale mediului de cultură utilizat (N.S. Yokoya, 1996). Deși talul algelor marine nu se diferențiază în țesut, termenul „cultură de țesut” este folosit pentru a se referi la condiţiile axenice ale culturii de alge marine folosind diferite explante (segmente de talus, părți apicale sau bazale etc).

Cătălin Mosoia: Cât va dura perioada de monitorizare a algei? Dacă evoluția va decurge conform așteptărilor dumneavoastră, când estimați că s-ar putea începe repopularea Mării Negre cu astfel de alge?

Mirela Moldoveanu: Perioada de monitorizare a algei nu se va sfârși odată cu încheierea proiectului la data de 30 aprilie 2024, ci va continua în perioada postimplementare, pentru a asigura sustenabilitatea proiectului încă 5 ani. În funcție de ciclul de dezvoltare al macroalgei, aclimatizarea cu mediul natural marin, mult mai ostil față de cel de laborator, condițiile climatice în deplină schimbare, cu evenimente nedorite precum furtuni, temperaturi extreme, vom putea avea speranțe pentru stabilitatea pepinierei și utilizarea de material vegetal pentru repopulări.

20 ianuarie 2024