Chlorella

La reproducción ocurre por la formación de autosporas ; no se sabe que Chlorella produzca zoosporas o gametos . ^{[ 1 ]} En la autosporulación, el contenido de la célula se divide en dos, cuatro o a veces ocho protoplastos . Cada protoplasto hijo se redondea y se libera por la ruptura de la pared celular de la célula madre. Al liberarse, cada autospora crece hasta convertirse en un nuevo individuo. La célula hija puede permanecer unida a la pared celular de la célula madre, formando así colonias de células. ^{[ 1 ]} La presencia de azufre en el medio de cultivo se considera esencial para la división celular. Ocurre incluso en la oscuridad con azufre solo como material fuente, pero en condiciones de luz también se requiere nitrógeno adicionalmente. Pearsall y Loose (1937) ^{[ 5 ]} informaron la aparición de células móviles en Chlorella . Bendix (1964) ^{[ 6 ]} también observó que Chlorella produce células móviles que podrían ser gametos. Estas observaciones tienen una importancia crucial para el concepto del ciclo de vida de Chlorella, que en la actualidad se considera de carácter estrictamente asexual.

La reproducción asexual en Chlorella ellipsoides ha sido estudiada en detalle y se han observado las siguientes cuatro fases durante la reproducción asexual.

1. Fase de crecimiento: Durante esta fase, las células aumentan de tamaño mediante la utilización de los productos de la fotosíntesis.
2. Fase de maduración: En esta fase, las células maduran y se preparan para la división.
3. Fase posterior a la maduración: Durante esta fase, cada célula madura se divide dos veces, ya sea en la oscuridad o en la luz. Las células que se forman en la oscuridad se conocen como fase de oscuridad a luz, y vuelven a aumentar de tamaño.
4. Fase de división: Durante esta fase, la pared de la célula madre se rompe y se liberan las células unicelulares.

Una colección de Chlorella sin nombre , identificadas únicamente por nombres de cepas como K10, sirven como endosimbiontes fotosintéticos en el animal Hydra viridissima (más ampliamente, todo el clado de la "hidra verde") y el ciliado Pseudoblepharisma tenue . ^{[ 7 ]} El genoma de una cepa llamada A99, unida a H. viridissima A99, fue secuenciado en 2018. Entre todas las Chlorella con genomas completos disponibles en el momento de la secuenciación, A99 es la más similar a C. variabilis . ^{[ 8 ]} Por otro lado, la cepa K10 parece más cercana a C. vulgaris en función del ARNr 18S y rbcL . ^{[ 9 ]}

Tras los temores globales de un crecimiento demográfico incontrolable a finales de la década de 1940 y principios de la de 1950, la Chlorella se consideró una nueva y prometedora fuente primaria de alimento y una posible solución a la crisis mundial de hambre de la época. Muchos creían que el hambre sería un problema abrumador y veían en la Chlorella una forma de acabar con esta crisis, al proporcionar grandes cantidades de alimentos de alta calidad a un coste relativamente bajo. ^{[ 15 ]}

Muchas instituciones comenzaron a investigar las algas, incluyendo la Institución Carnegie , la Fundación Rockefeller , los NIH , UC Berkeley , la Comisión de Energía Atómica y la Universidad de Stanford . Después de la Segunda Guerra Mundial , muchos europeos estaban pasando hambre, y muchos malthusianos atribuyeron esto no solo a la guerra, sino también a la incapacidad del mundo para producir suficiente alimento para sustentar a la creciente población. Según un informe de la FAO de 1946 , el mundo necesitaría producir entre un 25 y un 35% más de alimentos en 1960 que en 1939 para mantenerse al día con el aumento de la población, mientras que las mejoras en la salud requerirían un aumento del 90 al 100%. ^{[ 15 ]} Debido a que la carne era costosa y requería mucha energía para producir, la escasez de proteínas también era un problema. Aumentar el área cultivada por sí sola no sería suficiente para proporcionar una nutrición adecuada a la población. El USDA calculó que, para alimentar a la población estadounidense en 1975, se necesitarían 200 millones de acres (800 000  km² ⁾ de tierra, pero solo se disponía de 45 millones. Una forma de combatir la escasez nacional de alimentos era aumentar la tierra disponible para los agricultores; sin embargo, la frontera estadounidense y las tierras de cultivo habían desaparecido hacía tiempo en favor de la expansión urbana. Las esperanzas se centraban exclusivamente en nuevas técnicas y tecnologías agrícolas. Debido a estas circunstancias, se requería una solución alternativa.

Para hacer frente al inminente auge demográfico de la posguerra en Estados Unidos y otros lugares, los investigadores decidieron aprovechar los recursos marinos no explotados. Las pruebas iniciales del Instituto de Investigación de Stanford demostraron que la Chlorella (cuando crece en condiciones cálidas, soleadas y poco profundas) podía convertir el 20 % de la energía solar en una planta que, al secarse, contiene un 50 % de proteína. ^{[ 15 ]} Además, la Chlorella contiene grasas y vitaminas. La eficiencia fotosintética de la planta le permite producir más proteína por unidad de área que cualquier otra planta; un científico predijo que se podrían producir 10 000 toneladas de proteína al año con solo 20 trabajadores en una granja de Chlorella de 1000 acres (4 ^km² ) . ^{[ 15 ]} La investigación piloto realizada en Stanford y otros lugares generó una gran cobertura mediática por parte de periodistas y periódicos, pero no condujo a la producción de algas a gran escala. La Chlorella parecía una opción viable debido a los avances tecnológicos en la agricultura de la época y al amplio reconocimiento que recibió de expertos y científicos que la estudiaron. Los investigadores de algas incluso habían esperado agregar un polvo de Chlorella neutralizada a los productos alimenticios convencionales, como una forma de fortificarlos con vitaminas y minerales. ^{[ 15 ]}

Cuando se publicaron los resultados preliminares de laboratorio, la comunidad científica respaldó inicialmente las posibilidades de Chlorella . Science News Letter elogió los resultados optimistas en un artículo titulado "Algas para alimentar a los hambrientos". John Burlew, editor del libro de la Institución Carnegie de Washington, Algal Culture: From Laboratory to Pilot Plant , afirmó: "el cultivo de algas puede satisfacer una necesidad muy real" ^{[ 16 ]} , lo que Science News Letter transformó en: "las futuras poblaciones del mundo no morirán de hambre gracias a la producción de algas mejoradas o educadas relacionadas con la capa verdosa de los estanques". La portada de la revista también mostraba el laboratorio de Arthur D. Little en Cambridge, que se suponía que sería una futura fábrica de alimentos. Unos años más tarde, la revista publicó un artículo titulado "La cena del mañana", que afirmaba: "No hay duda en la mente de los científicos de que las granjas del futuro serán en realidad fábricas". Science Digest también informó: "la capa verdosa común de los estanques pronto se convertiría en el cultivo agrícola más importante del mundo". Sin embargo, en las décadas transcurridas desde que se hicieron esas afirmaciones, las algas no se han cultivado a esa escala.

Desde que el creciente problema mundial de la alimentación en la década de 1940 se resolvió gracias a una mayor eficiencia en los cultivos y otros avances en la agricultura tradicional, la Chlorella no ha vuelto a despertar el mismo interés público y científico que en aquella época. Actualmente, la Chlorella solo cuenta con un nicho de mercado para las empresas que la promocionan como suplemento dietético. ^{[ 15 ]}

Dificultades de producción

La investigación experimental se llevó a cabo en laboratorios, en lugar de en el campo, y los científicos descubrieron que la Chlorella sería mucho más difícil de producir de lo que se pensaba. Para que fuera viable, las algas cultivadas tendrían que colocarse bajo luz artificial o a la sombra para alcanzar su máxima eficiencia fotosintética. Además, para que la Chlorella fuera tan productiva como el mundo la requería, tendría que cultivarse en agua carbonatada , lo que habría añadido millones al coste de producción. Se requería un proceso sofisticado, y un coste adicional, para cosechar el cultivo, y para que la Chlorella fuera una fuente de alimento viable, sus paredes celulares tendrían que ser pulverizadas. La planta solo podría alcanzar su potencial nutricional en condiciones artificiales altamente modificadas. Otro problema era desarrollar productos alimenticios suficientemente apetecibles a partir de Chlorella. ^{[ 17 ]}

Aunque la producción de Chlorella parecía prometedora e implicaba tecnología innovadora, hasta la fecha no se ha cultivado a la escala que algunos habían previsto. No se ha comercializado al mismo nivel que la Spirulina , los productos de soja o los cereales integrales. Los costes se han mantenido elevados y la Chlorella se ha vendido principalmente como alimento para la salud, para cosméticos o como alimento para animales . ^{[ 17 ]} Tras una década de experimentación, los estudios demostraron que, tras la exposición a la luz solar, la Chlorella captaba solo el 2,5 % de la energía solar, un rendimiento no mucho mejor que el de los cultivos convencionales. ^{[ 15 ]} Además, en la década de 1960, los científicos descubrieron que la Chlorella era imposible de digerir para los humanos y otros animales en su estado natural debido a las resistentes paredes celulares que encapsulan los nutrientes, lo que planteaba problemas adicionales para su uso en la producción de alimentos en Estados Unidos. ^{[ 15 ]}