Diatomea

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Diatomeas
Diatoms through the microscope.jpg
Diatomeas marinas
Taxonomía
Dominio: Eukarya
Reino: Protista
(sin clasif.) Supergrupo SAR
Filo: Heterokontophyta
Clase: Bacillariophyceae
Subclases
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Diatomeae o Bacillariophyceae (las diatomeas) son una clase de algas unicelulares que constituyen uno de los más comunes tipos de fitoplancton. El grupo contiene actualmente unas 20.000 especies vivas.[1] Muchas diatomeas son unicelulares, aunque algunas de ellas pueden existir como colonias en forma de filamentos o cintas (e.g. Fragillaria), abanicos (e.g. Meridion), zigzags (e.g. Tabellaria) o colonias estrelladas (e.g. Asterionella). Las diatomeas son productores dentro de la cadena alimenticia. Una característica especial de este tipo de algas es que se hallan rodeadas por una pared celular única hecha de sílice opalino (dióxido de silicio hidratado) llamada frústula. Estas frústulas muestran una amplia variedad en su forma, pero generalmente consisten en dos partes asimétricas con una división entre ellas, se debe a esta característica el nombre del grupo. La evidencia fósil sugiere que las diatomeas se originaron durante o después del periodo jurásico temprano, aunque los primeros restos corporeos son del paleogeno. Las comunidades de diatomeas son una herramienta recurrentemente usada para la vigilancia de las condiciones medioambientales, pasadas y presentes, son también usadas para el estudio de la calidad del agua.

Ecología[editar]

Diatomeas al microscopio

Las diatomeas son organismos fotosintetizadores que forman parte del plancton (fitoplancton). Actualmente se conocen más de 200 géneros de diatomeas, 20.000 especies vivas y se estima que hay alrededor de 100.000 especies extintas.[2] [3] Como colonizadores, las diatomeas se distinguen por encontrarse en cualquier tipo de ambiente ya sea marino, dulceacuícola, terrestre o también sobre superficies húmedas. Otras se encuentran en ambientes donde existen condiciones extremas de temperatura o salinidad y de igual forma las encontramos interactuando con otros organismos como es el caso con las cianofíceas filamentosas donde existe un epifitismo por parte de las diatomeas. La mayoría son pelágicas (viven en aguas libres), algunas son bentónicas (sobre el fondo marino), e incluso otras viven bajo condiciones de humedad atmosférica. Son especialmente importantes en los océanos, donde se calcula que proporcionan hasta un 45 % del total de la producción primaria oceánica.[4] La distribución espacial del fitoplancton marino es restringida tanto horizontal como verticalmente. Las diatomeas viven en todos los océanos desde los polos hasta los trópicos; las regiones polar y subpolar contienen relativamente pocas especies en contraste con la biota templada. Aunque las regiones tropicales exhiben la mayor cantidad de especies, las mayores poblaciones de diatomeas se hallan entre las regiones polar y templada.

Características[editar]

Imágenes al microscopio electrónico de barrido: A Biddulphia reticulata, B Diploneis, C Eupodiscus radiatus, D Melosira varians.

Las diatomeas pertenecen a un gran grupo llamado Heterokontophyta, el cual incluye especies tanto autótrofas (e.g algas pardas) como heterótrofas (e.g. oomicetos). Los cloroplastos amarillo-marrones de las diatomeas son típicos de los heterokontophytas, con cuatro membranas, clorofila c1 y c2 y pigmentos tales como el carotenoide Fucoxantina. Las reservas de alimento se almacenan como carbohidratos o aceites, que además de servir de reserva, contribuyen a su flotabilidad.

Sus individuos usualmente carecen de flagelo, pero están presentes en gametos y usualmente presentan una estructura heterokontphyta, excepto en que carecen de vellosidades (mastigonemas) característicos de otros grupos. Muchas diatomeas no poseen movimiento, aunque algunas otras poseen movimiento flagelado. Debido a su relativamente pesada pared celular ellas se hunden con facilidad, las formas planctónicas en aguas abiertas por lo general dependen de la turbulencia oceánica producida por el viento en las capas superiores para mantenerse suspendidas en las aguas superficiales iluminadas por el Sol. Algunas especies regulan activamente su flotabilidad con los lípidos intracelulares para hacer frente al hundimiento.

A pesar de ser generalmente microscópicas, algunas especies de diatomeas pueden alcanzar los 2 milímetros de longitud. Las diatomeas están contenidas dentro de una única pared celular de silicato (frústula) compuesta de dos valvas separadas. La sílice biogénica de la que la pared celular se compone es sintetizada intracelularmente por polimerización de monómeros de ácido silícico. Este material es luego secretado hacia el exterior de la célula en donde participa en la conformación de la pared celular. Las valvas de las diatomeas se superponen una a otra como las dos mitades de una placa de Petri (esto es, como una caja y su tapadara). El frústulo aparece delicadamente ornamentado con relieves que forman dibujos variados y perfectamente simétricos. Dando lugar a dos tipos de diatomeas, las que tienen simetría radial y las de simetría lateral. Los frústulos de las diatomeas se sedimentan por gravedad cuando es digerida o muere la célula, dando origen a rocas sedimentarias como las diatomitas y moronitas.

Reproducción[editar]

Ciclo de vida de una diatomea céntrica (oogamia)
Ciclo de vida de un diatomea pennada (isogamia morfológica, anisogamia fisiológica)

Las diatomeas alternan entre la reproducción asexual por división celular, que es la más frecuente, y la reproducción sexual[5] . En la reproducción por división celular, cada célula hija recibe una de las frústulas de la célula padre y la utiliza como frústula mayor (o epiteca), reconstruyendo una frústula menor (o hipoteca). Como consecuencia de este proceso, la célula que recibió la frústula menor resulta en una diatomea de menor tamaño que la original. Por otra parte, la frústula no pude crecer. De esta forma, en la primera generación el 50% de las diatomeas son de menor tamaño que la original y se van haciendo cada vez más pequeñas en cada generación. Se ha observado sin embargo, que algunas especies pueden dividirse sin causar una reducción en el tamaño de célula.[6] El proceso continúa hasta que las células alcanzan una tercera parte de su tamaño máximo.[5] Después de un determinado número de generaciones, las diatomeas se reproducen de forma sexual, produciendo gametos sin frústulas que se fusionan formando una auxospora. Este mecanismo ayuda a restablecer el tamaño original de las diatomeas porque el cigoto crece mucho antes de producir un nueva frústula.

Las células vegetativas de las diatomeas son diploides (2N) y la meiosis genera gametos machos y hembra qué entonces se fusionan para formar el cigoto. El cigoto se libera de su cubierta y crece en la forma de una célula esférica cubierta por una membrana orgánica (auxospora). Cuando la auxospora alcanza su medida máxima (la de diatomea inicial), forma en su interior a una diatomea que da comienzo a una nueva generación. También pueden formarse esporas como respuesta a condiciones medioambientales desfavorables, produciéndose la germinación cuándo las condiciones mejoran.[7]

Las diatomeas son mayoritariamente no móviles, aunque el esperma de algunas especies puede ser flagelado, con movimiento normalmente limitado al deslizamiento.[7] En las diatomeas céntricas, los gametos machos son pequeños y tienen un flagelo, mientras que los gametos hembra son grandes e inmóviles (oogamia). Por el contrario, en las diatomeas pennadas ambos gametos carecen de flagelos (isogamia).[5] Se ha documentado que una especie del grupo de las diatomeas pennadas sin rafe es anisógama y, por tanto, se la considera una etapa transicional entre las diatomeas centricas y las diatomeas pennadas con rafe.[6]

Clasificación[editar]

Diatomea pennal y diatomea central. Dibujos de Ernst Haeckel.

Las diatomeas, Diatomeae (Dumortier, 1821) o Bacillariophyceae (Haeckel, 1878), son clasificadas según la distribución de sus poros y ornamentación. Si las frústulas poseen una simetría radial o trímera se las denomina diatomeas centradas, mientras que si poseen una simetría bilateral y forma alargada se las denomina pennadas. El primer tipo es parafilético con respecto al segundo. Al grupo Bolidophyceae, recientemente descubierto, se le considera una clase aparte. La clasificación más reciente[2] considera tres grupos de diatomeas:

Aplicaciones[editar]

La tierra diatomea es un material constituido por las frústulas de diatomeas fosilizadas, aplicado como fertilizante e insecticida en tierras para cultivo, al ser un producto natural, es inocuo y no presenta riesgos para la salud o contaminación. La tierra diatomea provee micronutrientes al suelo que son de gran importancia para el crecimiento de las plantas, pudiendo incrementar la fertilidad del suelo, actuando sinérgicamente con calcio y magnesio, además reduce la lixiviación de fósforo, nitrógeno y potasio y favorece su absorción en las plantas. La tierra diatomea también actúa como reconstituyente en tierras contaminadas por metales pesados o hidrocarburos, además neutraliza la toxicidad del aluminio en suelos ácidos y reduce la absorción de hierro y manganeso.[8]

Las propiedades de esos materiales, formados por partículas microscópicas, intrincadas y muy regulares en tamaño, los han hecho atractivos para diversos usos, como la fabricación de la dinamita, donde la nitroglicerina es embebida, reduciendo la probabilidad de una explosión accidental.

El polvo de diatomeas se emplea como insecticida en animales y plantas. Actúa deshidratando a insectos hasta matarlos, además corta y perfora el exoesqueleto, hiriéndolos y eliminándolos de forma progresiva y efectiva. Las frústulas de las diatomeas son de origen natural, por lo cual son inocuas para animales y plantas. A diferencia de insecticidas tóxicos, el polvo de diatomeas no puede ingresar en los tejidos animales debido a su tamaño.[9]

Las diatomeas pertenecen a las microalgas oleaginosas debido a que presentan fracciones lipídicas del 25 % (condiciones normales) al 45 % (condiciones de estrés), cultivables en fotobioreactores (FBR). La producción de biodiésel a partir de diatomeas se da por medio de transesterificación del aceite preveniente de las microalgas. La producción de biodiésel se basa en la producción y captación de biomasa de diatomeas, la cual es deshidratada y sometida a ultrasonidos para que libere sus componentes, posteriormente los lípidos son separados de carbohidratos y proteínas. El aceite obtenido es sometido a transesterificación alcalina, ácida o enzimática para producir glicerol y biodiésel.

Los aceites provenientes de diatomeas son principalmente triglicéridos, que generan mezclas de ésteres de alquilo al convertirse en biocombustible. El cracking térmico o pirólisis, es un proceso alterno a la transesterificación que transforma triglicéridos en otros compuestos orgánicos simples.[10]

Se ha determinado que las diatomeas tienen la capacidad de producir ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) en altas concentraciones, como por ejemplo la producción de diatomeas del género Nitzschia de ácido eicosapentanoico (EPA). Nitzschia posee ventajas como la resistencia a temperaturas de hasta -6 °C y ambientes altamente salobres, además su aceite alcanza el 50 % del peso seco de la biomasa.[11]

Las comunidades de diatomeas pueden utilizarse para la determinación de las condiciones ambientales tanto de presente como del pasado y del cambio climático. También pueden utilizarse para determinar la calidad del agua.

Galería[editar]

Referencias[editar]

  1. Chapman, A. D. (2009). Numbers of living species in Australia and the world.
  2. a b Round, F. E. and Crawford, R. M. (1990). The Diatoms. Biology and Morphology of the Genera, Cambridge University Press, UK.
  3. Canter-Lund, H. and Lund, J.W.G. (1995). Freshwater Algae, Biopress Limited. ISBN 0 948737 25 5.
  4. Mann, D. G. (1999). The species concept in diatoms. Phycologia 38, 437-495.
  5. a b c Grethe R. Hasle; Erik E. Syvertsen; Karen A. Steidinger; Karl Tangen (1996-01-25). «Marine Diatoms». En Carmelo R. Tomas. Identifying Marine Diatoms and Dinoflagellates. Academic Press. pp. 5–385. ISBN 978-0-08-053441-1. Consultado el 2013-11-13. 
  6. a b G. Drebes (1 January 1977). «Chapter 9: Sexuality». En Dietrich Werner. The Biology of Diatoms. Volume 13 of Botanical Monographs. University of California Press. pp. 250–283. ISBN 978-0-520-03400-6. Consultado el 2013-11-14. 
  7. a b Rita A. Horner (2002). A taxonomic guide to some common marine phytoplankton. Biopress. pp. 25–30. ISBN 978-0-948737-65-7. Consultado el 2013-11-13. 
  8. Baglione L. (2011). «Usos de la tierra diatomea.». Revista tecnicaña 27: 31–32. 
  9. Paipe Q. Tierra diatomea.. 
  10. «Microalgas para la producción de biocombustibles y otras aplicaciones:una revisión.». Panorama acuícola. 2010. 
  11. Hinzpeter, I; Shene, C; Masson Salaüé, L (2006). «Alternativas biotecnológicas para la producción de ácidos grasos poliinsaturados omega-3.». Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas. 

Enlaces externos[editar]