Sự đa dạng hình thái của tảo xoắn Spirulina
Spirulina, tên khoa học phổ biến hiện nay là Arthrospira platensis, là một loài vi khuẩn lam (cyanobacteria) dạng sợi có khả năng quang hợp, thường sinh sống trong môi trường nước kiềm với độ mặn cao. Dù thường được gọi là “tảo”, Spirulina thực chất không phải là tảo thật sự mà thuộc về nhóm vi sinh vật tiền nhân (prokaryote). Một trong những đặc điểm dễ nhận biết và gắn liền với tên gọi của nó là hình thái dạng xoắn – “spiral” trong tiếng Anh – nhưng trên thực tế, các chủng Spirulina thể hiện sự đa dạng hình thái đáng kể, tùy thuộc vào điều kiện môi trường, tuổi thọ sợi tảo, cũng như yếu tố di truyền.
Tảo xoắn có cấu trúc dạng sợi (filament) hay còn gọi là trichomes. Dạng cấu trúc này rất đa dạng tuỳ thuộc vào chủng giống và điều kiện môi trường sẽ có thể thay đổi trạng thái này. Hình dạng tảo xoắn không làm thay đổi đặc tính cơ bản của giống nhưng ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, điều kiện thu hoạch.
1. Dạng xoắn lò xo (helicoidal spiral)
Đây là hình thái cổ điển và phổ biến nhất thường được mô tả trong các tài liệu nghiên cứu. Các sợi Spirulina có hình dạng như lò xo đồng đều, đường kính các vòng xoắn khá ổn định và có thể dễ dàng quan sát dưới kính hiển vi quang học. Mỗi sợi bao gồm một chuỗi dài các tế bào hình trụ hoặc gần hình trụ, được bao bọc bởi lớp vách tế bào giàu polysaccharide.
2. Dạng xoắn chặt (tight coil)
Một số chủng Spirulina sinh trưởng trong điều kiện môi trường có cường độ ánh sáng cao hoặc trong pha tăng trưởng sớm thường xuất hiện với dạng xoắn chặt, các vòng xoắn sít nhau, tạo ra hình thái dày đặc. Đây là một phản ứng sinh lý học của tảo để thích nghi với áp lực môi trường như ánh sáng hoặc nồng độ muối.
3. Dạng xoắn lỏng (loose coil)
Ngược lại với dạng xoắn chặt, dạng xoắn lỏng đặc trưng bởi khoảng cách lớn hơn giữa các vòng xoắn, khiến sợi Spirulina có hình dáng mềm mại và linh hoạt hơn. Dạng này thường được quan sát khi tảo phát triển trong điều kiện tối ưu, không chịu stress sinh học mạnh, hoặc trong pha ổn định của tăng trưởng.
4. Dạng lượn sóng (undulated or sinusoidal)
Một số chủng Spirulina, đặc biệt là những chủng phân lập từ môi trường nước tự nhiên như hồ soda, không tạo vòng xoắn hoàn chỉnh mà có dạng lượn sóng nhẹ, tạo thành các sóng sin liên tiếp. Dạng hình thái này đôi khi bị nhầm lẫn với các loài vi khuẩn lam khác, nhưng phân tích trình tự gene 16S rRNA xác nhận chúng vẫn thuộc chi Arthrospira.
5. Dạng thẳng (straight filament)
Khi Spirulina chịu stress nặng như thiếu dinh dưỡng, biến đổi pH đột ngột hoặc sau thời gian dài nuôi cấy, các sợi có thể mất hoàn toàn khả năng tạo xoắn và chuyển sang hình thái thẳng. Đây không phải là một đặc điểm ổn định mà mang tính phản ứng tạm thời, tuy nhiên có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nếu không kiểm soát chặt chẽ quá trình nuôi trồng.
6. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến hình thái
Các yếu tố như cường độ ánh sáng, nồng độ CO₂, pH, nồng độ muối, và tỷ lệ N:P đều có ảnh hưởng đến sự biểu hiện hình thái xoắn. Ví dụ, theo nghiên cứu của Abedin & Taha (2008), ánh sáng cao dẫn đến sự giảm xoắn của Spirulina platensis, trong khi môi trường giàu bicarbonate giúp duy trì hình thái xoắn ổn định hơn. Ngoài ra, một số tác giả như Chen et al. (2020) và Vázquez-Duhalt et al. (2022) cũng ghi nhận rằng các yếu tố di truyền đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định mức độ xoắn và kiểu xoắn đặc trưng cho từng chủng.
