Phycology hoặc Algology là ngành học nghiên cứu về tảo. Thuật ngữ Phycology xuất phát từ chữ phykos trong tiếng Hy Lạp nghĩa là "seaweed". Còn thuật ngữ algology, được định nghĩa trong tự điển Webster, nghĩa là nghiên cứu về tảo, thì hiện không còn ưa thích nữa, do nó tương cận với thuật ngữ algogenic nghĩa là "producing pain“ – gây đau đớn.
Tảo, theo một cách hiểu nào đó, được gọi là thallophytes, tản thực vật, là những thực vật thiếu rễ, thiếu lá và thiếu cả thân. Chúng có chlorophyll, đóng vai trò như sắc tố quang hợp sơ cấp và chúng thiếu lớp tế bào bất thụ đóng vai trò như lớp tế bào trợ dưỡng có nhiệm vụ bao quanh lớp tế bào sinh dục.
Tuy nhiên định nghĩa này tỏ ra không hợp lý do có nhiều dạng thức sinh vật tuy mang những đặc tính như định nghĩa nhưng nó không phải là tảo. Ví dụ như cyanobacteria, thường vẫn gọi là vi khuẩn lam hay tảo lam. Về mặt tiến hóa, vi khuẩn lam lại gần vi khuẩn prokaryote hơn là tảo.
Cho đến nay, một định nghĩa rõ ràng về tảo vẫn chưa được xác lập. Khoa học ngày một phát triển, cho phép các nhà khoa học có cơ hội đi ssâu hơn về các đặc tính sinh lý, sinh hoá, di truyền. Xung quanh tảo, tồn tại vô số điều lý thú mà con người chưa khám phá hết.
Tảo được phân lọai theo tiêu chuẩn nào?
Với một người không chuyên về tảo, việc nhớ tên các ngành, các lớp tảo là một chuyện không phải dễ. Nhưng chúng ta hòan tòan đủ sức để trả lời những câu hỏi mang tính chất đại cương, chẳng hạn: Tảo chia làm mấy ngành, căn cứ vào đâu mà chúng được phân chia và quan hệ giữa các ngành tảo là như thế nào?
Trước đây và cho đến bây giờ việc phân chia các ngành các lớp tảo vẫn dựa vào chủ yếu là màu sắc mà chúng mang.
Cyanophyta mang màu lam nên gọi là ngành lam tảo
Rhodophyta có màu đỏ nên gọi là ngành hồng tảo.
Chlorophyta có màu xanh lá cây nên gọi là ngành lục tảo
Chrysophyceae có màu vàng nên gọi là lớp kim tảo
Phaecophyceae có màu nâu nên gọi làn lớp lục tảo.
Tuy nhiên, gần đây, bằng sự hỗ trợ của các phương tiện kỹ thuật sinh học hiện đại, người ta xét quan hệ giữa các lòai tảo dựa trên đặc tính màng bao quanh chloroplast của chúng, do đó mà tảo có 4 nhóm chính:
– Nhóm thứ nhất: không có chloroplast;
– Nhóm thứ hai: chỉ có vỏ bao chloroplast (chloroplast envelope) và không có màng nội chất nhám chloroplast (tức chỉ có 2 lớp màng);
– Nhóm thứ ba: có có vỏ bao chloroplast và có thêm một màng nội chất nhám bao quanh chloroplast (3 lớp màng);
– Nhóm thứ tư: có vỏ bao chloroplast và có thêm hai màng nội chất nhám bao quanh chloroplast (4 lớp màng).
Nhóm không có chloroplast. Nhóm này chỉ chứa duy nhất tảo prokaryote Cyanophyta (Cyanobacteria), được nhận diện do cấu trúc tế bào của chúng mang đúng đặc trưng của tế bào prokaryote. Nhóm tảo prokaryote có màng ngọai nguyên sinh (plasma) bao phủ phần nguyên sinh chất chứa các phiến thylakoid đóng vai trò chính trong quang hợp. Chlorophyll a là sắc tố chính tham gia quá trình quang hợp và oxygen được phóng thích từ quá trình quang hợp này.
Nhóm thứ hai chứa các tảo mà tất cả chúng đều là eukaryote trong đó khi quan sát chloroplast của chúng, ta sẽ thấy chúng được bao phủ bởi vỏ bao chloroplast và không có màng nội chất chloroplast.
Loại tảo này xuất hiện thông qua một sự kiện tiến hóa gọi là nội công sinh (endosymbiosis). Theo đó một lòai động vật nguyên sinh hiếu khí (protozoan) dị dưỡng nào đó mà trong bào quan chứa sẵn một số cơ quan tử sơ cấp như ty thể và peroxisome đã nuốt một cyanobacterium thông qua túi thực bào. Thông thường, sau khi bị nuốt vào “bụng“ con protzoa,concyanobacterium phải bị tiêu hóa như là nguồn thực phẩm cho con động vật nguyên sinh này. Tuy nhiên, do một đột biến tình cờ nào đó mà lòai protozoa không thể tiêu hóa được con cyanobacterium này. Đây thực sự là một đột biến có lợi vì con cyanobacterium do thiếu cơ chế kìm hãm ngược đã tiết một lượng đáng kể các sản phẩm trao đổi chất từ quá trình quang hợp của chính nó vào tế bào chủ.
Ngược lại con protozoa quay trở lại cung cấp cho con cyanobacterium một môi trường sống thuận lợi, ít hoặc không bị bên ngòai tác động vào.
Người ta gọi con cyanobacterium sống trong lòng con protozoa là cyanelles còn con protozoa là cyanome; còn tổ hợp hai con này gọi là syncyanosis.
Ở giai đọan đầu của quá trình cộng sinh, cyanelle vẫn còn vách tế bào bao quanh. Tuy nhiên do vách tế bào làm cản trở quá trình chuyển chất dinh dưỡng từ cyanelle ra vật chủ và hướng ngược lại, do vậy mà bất kỳ đột biến nào khiến cho cyanelle bị mất vách tế bào đều ưu ái chọn lọc và giữ lại .
Theo quá trình nội cộng sinh đó, kết quả là màng nguyên sinh của thể cộng sinh trở thành màng nội của vỏ bao chloroplast còn màng túi thực bào có gốc tích từ vật chủ trở thành màng ngòai của cái vỏ bao chloroplast nói trên.
Hơn nữa, các thành phần trước đây trong cyanobacterium cũng dần dần mất đi như thể polyphosphate, hạt cyanophycin, thể polyhedral). Đồng thời, vật chủ cũng tiếp quản một số bào quan của cyanobacterium, chủ yếu là các cơ quan tích trữ, ví dụ điển hình là pyrenoid là cơ quan được biệt hóa từ thể proteinnaceous của cyanelle.
Xem xét kỹ nhóm tảo này chúng ta có bằng chứng rõ rệt là ngành Glaucophyta đại diện cho trạng thái trung gian của quá trình tiến hóa trên. Cụ thể là thể nội cộng sinh (tảo) vẫn chưa tiến hóa thành chloroplast một cách hòan tòan.
Ngược lại ngành Rhodophyta và Chlorophyta có chloroplast hòan chỉnh, đại diện sự hòan tất của quá trình tiến hóa từ tảo lam thành chloroplast.
Đến nay, người ta dần dần chấp nhận một giả thuyết nổi tiếng cho rằng: quá trình hình thành và phát triển chloroplast chỉ hình thành một lần duy nhất trong sinh giới và tất cả các lọai chloroplast khác (mà chúng ta sẽ kể ở phía sau) đều là dẫn xuất từ dòng chloroplast này.
