Diatomeas, características, nutrición y reproducción

Las diatomeas conforman una agrupación de organismos pertenecientes a las microalgas, que habitan cuerpos de agua en todo el mundo. Debido a que estos organismos son capaces de llevar a cabo la fotosíntesis, forman también el subconjunto del fitoplancton. Las diatomeas son seres vivos unicelulares, pero muchas especies pueden desarrollarse y vivir en colonias multicelulares de diversas características (ver diferencias entre organismos unicelulares y pluricelulares). Estas colonias se desarrollan generalmente en formas alargadas como cintas, o en forma de abanicos, estrellas o irregulares.

Las diatomeas son organismos unicelulares eucariotas, pues presentan una membrana nuclear. Estos organismos pueden crecer adheridos a diversos sustratos bentónicos, además de estar presentes en restos flotantes y macrófitos. Asimismo, dichos microorganismos forman parte del perifiton de diversos cuerpos de agua. Es por ello que estas algas unicelulares son empleadas en estudios ecológicos sobre la calidad de ambientes acuáticos. Dentro de la biología, el estudio especializado de estos organismos se conoce como ficología.

Características de las diatomeas

Dentro de los productores primarios que constituyen al plancton oceánico, estas microalgas son las que presentan mayor tamaño, pues sus células pueden sobrepasar los 0,2 mm de diámetro. Esto resulta una diferencia importante, teniendo en cuenta que la mayoría de microorganismos del plancton son menores a 0,1 mm de diámetro.

Al ser organismos fotosintéticos, presentan cloroplastos con pigmentos como clorofilas, carotenoides y otros que son característicos del subfilo Heterokonta. Estos pigmentos generan una coloración entre amarillenta y marrón en los cloroplastos celulares. Presentan dos regiones o valvas denominadas hipoteca y epiteca, que son ligeramente aplanadas y se conectan a través de una banda a manera de cinturón.

En general, se pueden percibir dos formas predominantes que presentan distintas simetrías. Las diatomeas céntricas se caracterizan por su simetría radial, además de poseer las dos valvas (epiteca e hipoteca). Estas pueden contraerse y expandirse gracias a las bandas de unión, lo que permite aumentar el contenido celular del organismo.

Las diatomeas pennadas, por su parte, tienen una característica simetría bilateral y las valvas de la cubierta tienen aperturas a lo largo del borde. La cubierta o pared celular se alarga de manera longitudinal, dándoles la simetría bilateral a estos organismos. Las diatomeas con estas características son habitantes comunes de sustratos sólidos.

Frústula

Estos organismos son capaces de formar una pared celular a partir de silicio, que reacciona para formar dióxido de silicio hidratado. Por otro lado, la pared presenta una gran variedad de patrones, con poros, espículas, espinas diminutas, bordes irregulares y superficies elevadas. Todas estas características son usadas para separar géneros y especies.

La pared celular de sílice recibe el nombre de frústula y tiene una estructura fotónica que les otorga una coloración estructural impresionante. Aunque esta propiedad física no ha sido estudiada con claridad, puede ser importante para procesos de comunicación, protección contra rayos de alta energía como UV, camuflaje, entre otros. La apariencia que les confiere la cubierta de sílice y su particular coloración, permite que estas algas unicelulares sean conocidas como joyas del océano.

Las diatomeas se desplazan de manera pasiva, valiéndose de las corrientes y turbulencias acuáticas. A pesar de esto, algunas células, como los gametos masculinos, presentan movimiento activo debido a la presencia de flagelos. Esta característica les permite buscar de manera activa los gametos femeninos.

Reproducción

En la mayoría de diatomeas existe un ciclo de vida con una fase de reproducción asexual y una fase de reproducción sexual. La reproducción asexual consiste en la fisión binaria de las células, que da como resultado dos células u organismos idénticos a la progenitora. Esta última les transfiere cada región de la frústula a cada célula hija. De esta manera, las células hijas obtienen una de las valvas y fabrican la otra. Debido a que la hipoteca es más pequeña que la epiteca, una de las células hijas tendrá un menor tamaño.

Muchas poblaciones que presentan esta reducción de tamaño como resultado de la división celular, presentan una fase de reproducción sexual que evita que los individuos de dicha población disminuyan irremediablemente de tamaño. En las poblaciones con reproducción sexual existen células vegetativas diploides, es decir, con dos juegos de cromosomas. En estas células ocurre la meiosis, que produce células haploides (con la mitad de los cromosomas) que son los gametos masculinos y femeninos. Estos se fusionan y producen el cigoto, que crece hasta el tamaño original de las diatomeas iniciales y se encuentra rodeado de una cubierta denominada auxospora.

Una vez que ha alcanzado su tamaño máximo, la célula fabrica una frústula y se libera de la cubierta. Cuando las condiciones son ideales en cuanto a nutrición y espacio, es posible que el número total de una población se duplique en un día. Se estima que cada generación de estos organismos vive alrededor de una semana.

Nutrición

Al ser organismos autótrofos como las plantas, las diatomeas son capaces de obtener nutrientes a partir de la luz solar, mediante la conversión de energía lumínica en energía química. Esto es posible gracias al proceso de la fotosíntesis, que evolucionó de forma independiente en este grupo de organismos. A pesar de esto, existen algunos grupos considerados heterótrofas obligadas, que se desarrollan en lugares donde la luz es muy limitada o inexistente. En estos casos, los organismos son capaces de sobrevivir, siempre y cuando exista una fuente adecuada de carbono orgánico.

Por otro lado, estas algas unicelulares cuentan con un ciclo de la urea, muy característico de los animales, aunque en ambos tipo de organismos tienen fines distintos. En algunas familias de estas microalgas, las células cuentan con un endosimbionte cianobacteriano capaz de realizar fijación de nitrógeno atmosférico.

Ecología

Debido a que son el grupo de microalgas que se divide más rápido, conforman el componente dominante del fitoplancton en aguas costeras y los océanos. Asimismo, estos seres vivos han colonizado cuerpos de agua dulce e incluso superficies terrestres con altos grados de humedad. La mayoría de los grupos de estas microalgas viven de forma pelágica en aguas abiertas, aunque algunas se desarrollan sobre diversos tipos de sustratos. La producción primaria de estos organismos es muy importante en los océanos, de hecho son considerados como los equivalentes oceánicos de los grandes bosques verdes del mundo.

Desde un punto de vista ecológico, las diatomeas son algunos de los organismos más exitosos debido a su capacidad de dispersión y de colonizar nuevos ambientes. Una de las claves de dicho éxito, es que estos organismos pueden emplear el silicón como base para fabricar sus envueltas celulares. Estas frústulas de sílice parecen actuar como una especie de búfer de pH, interviniendo en la conversión del bicarbonato y aprovechamiento de CO2.

Importancia ecológica

Aunque son organismos microscópicos, tienen una gran representatividad en la biomasa del planeta. Esto se debe a que dichos organismos producen entre el 20 y 50% del oxígeno que se produce en la tierra por año. Esta extraordinaria productividad es producto de millones de años de evolución. Otra de las impresionantes características de estos seres vivos, es su capacidad para formar una especie de cubierta o pared celular de sílice que rodea las células. Para ello, absorben desde el medio donde se encuentran, más de 6700 millones de toneladas métricas de silicio.

Por otro lado, estos seres vivos representan aproximadamente el 50% de la materia orgánica de todos los océanos del mundo. Una vez que las diatomeas mueren, se hunden de forma rápida debido al peso de sus cubiertas celulares. Dichas cubiertas han sido registradas a grandes profundidades de los fondos oceánicos.

Además, algunas cuencas hidrológicas como el Amazonas, reciben cada año millones de toneladas de restos de dichas cubiertas, que contribuyen a la fertilización de sus ecosistemas. Estos restos, conocidos también como tierra de diatomeas, son empleados para muchos fines industriales y farmacéuticos, en diversos productos desde dentífricos hasta abrasivos suaves y como estabilizador de dinamita.

Resumen sobre las diatomeas

Referencias

1. Audesirk, T., Audesirk, G. & Bruce E. (). Biología: La vida en la tierra. Pearson Education.
2. Cermeño-Aínsa, P. (2020). Las diatomeas y los bosques invisibles del océano. Libros de la Catarata.
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4. Hoek, C., Mann, D., Jahns, H. M., & Jahns, M. (1995). Algae: an introduction to phycology. Cambridge university press.