Diatomáceas: características, nutrição, reprodução

As diatomáceas (diatomáceas) são um grupo de microalgas, principalmente água e unicelular. Eles podem ter vida livre (como plantonianos) ou formar colônias (como aquelas que fazem parte dos benthos). Eles são caracterizados por serem de distribuição cosmopolita; isto é, eles podem ser encontrados em todo o planeta.

Juntamente com outros grupos de microalgas, eles fazem parte dos grandes afloramentos de fitoplâncton nas águas tropicais, subtropicais, árticas e antárticas. Suas origens remontam ao Jurássico e hoje representam um dos maiores grupos de microalgas conhecidos pelo homem, com mais de cem mil espécies descritas como vivas e extintas.

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Diversidade de diatomáceas Retirado e editado de: Wipeter [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ ) ou FAL], do Wikimedia Commons.

Ecologicamente, eles são uma parte importante das parcelas tróficas de muitos sistemas biológicos. Os depoimentos de diatomáceas são uma fonte muito importante de material orgânico acumulado no fundo do mar.

Após longos processos de sedimentação, pressão da matéria orgânica e milhões de anos, esses depósitos se tornaram o óleo que move grande parte de nossa civilização atual.

Nos tempos antigos, o mar cobria áreas da terra que estão emergindo atualmente; em algumas dessas áreas, havia depósitos de diatomáceas, conhecidas como terra de diatomáceas. A terra de diatomáceas tem usos múltiplos nas indústrias alimentícia, de construção e até farmacêutica.

Caracteristicas

São organismos eucarióticos e fotossintéticos, com uma fase celular diplóide. Todas as espécies dessas microalgas são unicelulares, com formas de vida livres. Em alguns casos, eles formam colônias (cocoides), cadeias longas, leques e espirais.

A característica fundamental das diatomáceas é que elas têm uma frústula. A frústula é uma parede celular composta principalmente de sílica que envolve a célula em uma estrutura semelhante a uma placa ou cápsula de Petri .

A parte superior desta cápsula é chamada epiteca, e a parte inferior é chamada de hipoteca. Frústulas variam em ornamentação, dependendo da espécie.

Forma

A forma das diatomáceas é variável e tem importância taxonômica. Alguns são de simetria irradiada (central) e outros podem ter formas diferentes, mas são sempre simétricos bilateralmente (pênis).

Diatomáceas estão espalhadas pelos corpos d’água do planeta. Eles são principalmente marinhos; No entanto, algumas espécies foram encontradas em corpos de água doce, lagoas e ambientes úmidos.

Esses organismos autotróficos possuem clorofila a, c1 e c2 e pigmentos como diatoxantina, diadinoxantina, β-caroteno e fucoxantina. Esses pigmentos fornecem uma cor dourada que lhes permite capturar melhor a luz solar.

Taxonomia e classificação

Atualmente, o arranjo taxonômico das diatomáceas é controverso e sujeito a revisão. A maioria dos sistemáticos e taxonomistas coloca esse grande grupo de microalgas na divisão Heterokontophyta (às vezes como Bacillariophyta). Outros pesquisadores os classificam como uma vantagem e até como taxa mais alta.

Classificação tradicional

De acordo com o arranjo taxonômico clássico, as diatomáceas estão localizadas na classe Bacillariophyceae (também chamada Diatomophyceae). Esta classe é dividida em duas ordens: Central e Penal.

Centrais

São diatomáceas cuja frústula lhes dá uma simetria radial. Algumas espécies têm ornamentação espinhosa e, em sua superfície, não possuem uma fissura chamada rafe.

Essa ordem é composta por pelo menos dois subordinados (dependendo do autor) e pelo menos cinco famílias. Eles são principalmente marinhos; no entanto, há representantes desses em corpos de água doce.

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Centrais de diatomáceas. Tirada e editada de Derek Keats de Joanesburgo, África do Sul [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons.

Pennales

Essas diatomáceas têm uma forma alongada, oval e / ou linear, com simetria bilateral bipolar. Eles têm ornamentos nas frústulas do tipo pontilhado e algumas têm uma rafe ao longo do eixo longitudinal.

Dependendo do taxonomista, essa ordem é composta por pelo menos dois subordinados e sete famílias. São principalmente de água doce, embora as espécies também tenham sido descritas em ambientes marinhos.

Classificação recente

A descrição acima é a classificação e a ordem taxonômica clássica das ordens de diatomáceas; É a maneira mais comum de distingui-los. No entanto, muitos arranjos taxonômicos surgiram ao longo do tempo.

Na década de 1990, os cientistas de Round & Crawford contribuíram com uma nova classificação taxonômica composta por três classes: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae e Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Anteriormente, eles faziam parte das diatomáceas da ordem central. Atualmente, essa classe é representada por pelo menos 22 ordens e 1174 espécies.

Bacillariophyceae

São diatomáceas de simetria bilateral com rafe. Os membros dessa classe formaram anteriormente a ordem Pennales.

Mais tarde, eles foram divididos em diatomáceas com rafe e sem rafe (de uma maneira muito generalizada). Sabe-se que essa classe de microalgas é representada por 11 ordens e cerca de 12 mil espécies.

Fragilariophyceae

É uma classe de diatomáceas cujos membros anteriormente também faziam parte da ordem de Pennales. Essas microalgas têm simetria bilateral, mas não possuem rafe. e são representados por 12 ordens e cerca de 898 espécies.

Alguns taxonomistas não consideram esse táxon válido e colocam a Fragilariophyceae como uma subclasse dentro da classe Bacillariophyceae.

Nutrição

Os diatomáceas são organismos fotossintéticos: eles usam energia da luz (solar) para transformá-los em compostos orgânicos. Esses compostos orgânicos são necessários para atender às suas necessidades biológicas e metabólicas.

Para sintetizar esses compostos orgânicos, as diatomáceas requerem nutrientes; Esses nutrientes são principalmente nitrogênio, fósforo e silício. Este último elemento funciona como um nutriente limitante, porque é necessário para formar a frustula.

Para o processo fotossintético, esses microrganismos empregam pigmentos como clorofila e caroteniodos.

Clorofila

A clorofila é um pigmento fotossintético verde localizado nos cloroplastos . Nas diatomáceas, apenas dois tipos são conhecidos: clorofila a (Chl a) e clorofila c (Chl c).

Chl a tem uma participação primária no processo de fotossíntese; em vez disso, Chl c é um pigmento acessório. Os Chlc mais comuns nas diatomáceas são c1 e c2.

Carotenóides

Os carotenóides são um grupo de pigmentos pertencentes à família dos isoprenóides. Nas diatomáceas, pelo menos sete tipos de carotenóides foram identificados.

Como as clorofilas, elas ajudam as diatomáceas a capturar a luz e transformá-la em compostos orgânicos para a célula.

Reprodução

Os diatomáceas se reproduzem assexuada e sexualmente, através de processos de mitose e meiose, respectivamente.

Assexual

Cada célula-tronco passa por um processo de divisão mitótica. Como resultado da mitose, o material genético, o núcleo celular e o citoplasma são duplicados , a fim de dar origem a duas células filhas idênticas às células-tronco.

Cada célula recém-criada toma como epiteca um folheto de células-tronco e depois constrói ou forma sua própria hipoteca. Esse processo reprodutivo pode ocorrer entre uma e oito vezes em um período de 24 horas, dependendo da espécie.

Como cada célula filha formará uma nova hipoteca, a que herdou a hipoteca materna será menor que a irmã. À medida que o processo de mitose se repete, a diminuição das células filhas é progressiva até atingir um mínimo sustentável.

Sexual

O processo de reprodução sexual da célula consiste na divisão de uma célula diplóide (com dois conjuntos de cromossomos) em células haplóides. As células haplóides têm metade da carga genética da célula progenitora.

Quando as diatomáceas reproduzidas assepticamente atingem o tamanho mínimo, um tipo de reprodução sexual começa precedido pela meiose. Essa meiose dá origem a gametas haplóides e nus ou atacados; os gametas se fundem formando esporos chamados auxosporos.

Auxospores permitem que as diatomáceas recuperem diploidia e tamanho máximo de espécie. Eles também permitem que as diatomáceas sobrevivam a tempos cujas condições ambientais são adversas.

Esses esporos são muito resistentes e só crescerão e formarão seus respectivos frústulos quando as condições forem favoráveis.

Ecologia

Diatomáceas têm uma parede celular rica em óxido de silício, comumente chamada sílica. Por esse motivo, seu crescimento é limitado pela disponibilidade desse composto nos ambientes em que se desenvolvem.

Como mencionado anteriormente, essas microalgas são cosmopolitas em distribuição. Estão presentes em corpos de água doce, marinhos e até em ambientes com baixa disponibilidade de água ou com um certo grau de umidade.

Na coluna d’água, eles habitam principalmente a zona pelágica (águas abertas), e algumas espécies formam colônias e habitam os substratos bênticos.

Geralmente, as populações de diatomáceas não são de tamanho constante: seu número varia muito com alguma periodicidade. Essa periodicidade está relacionada à disponibilidade de nutrientes e também depende de outros fatores físico-químicos, como pH, salinidade, vento e luz, entre outros.

Bloom

Quando as condições são ideais para o desenvolvimento e crescimento das diatomáceas, ocorre um fenômeno chamado floração ou afloramento.

Durante o afloramento, as populações de diatomáceas podem dominar a estrutura da comunidade fitoplanctônica e algumas espécies participam de explosões de algas ou de marés vermelhas.

Diatomáceas são capazes de produzir substâncias nocivas, entre elas o ácido domóico. Essas toxinas podem se acumular nas cadeias tróficas e, eventualmente, podem afetar os seres humanos. A intoxicação em humanos pode causar desmaios e problemas de memória, coma ou até a morte.

Pensa-se que existem mais de 100.000 espécies de diatomáceas (alguns autores acreditam que existem mais de 200.000) entre vivos (mais de 20.000) e extintos.

Suas populações contribuem com cerca de 45% da produção primária dos oceanos. Da mesma forma, esses microrganismos são essenciais no ciclo oceânico do silício, devido ao seu teor de sílica na frústula.

Aplicações

Paleoceanografia

O componente de sílica na frutula das diatomáceas os torna de grande interesse na paleontologia. Essas microalgas ocupam ambientes muito específicos e diversos desde os tempos aproximadamente cretáceos.

Os fósseis dessas algas ajudam os cientistas a reconstruir a distribuição geográfica dos mares e continentes ao longo dos tempos geológicos.

Bioestratigrafia

Os fósseis de diatomáceas encontrados em sedimentos marinhos permitem que os pesquisadores conheçam as diferentes mudanças ambientais que ocorreram desde os tempos pré-históricos até os dias atuais.

Esses fósseis permitem estabelecer idades relativas dos estratos em que são encontrados e também servem para relacionar os estratos de diferentes locais.

Terra de diatomáceas

Grandes depósitos de microalgas fossilizadas que são encontradas principalmente em terra são conhecidas como terra de diatomáceas. Os depósitos mais importantes dessas terras estão na Líbia, Irlanda e Dinamarca.

É também chamado de diatomita e é um material rico em sílica, minerais e oligoelementos, por isso tem vários usos. Entre os usos mais proeminentes estão os seguintes:

Agricultura

É usado como inseticida nas culturas; Ele se espalha sobre as plantas como uma espécie de filtro solar. Também é amplamente utilizado como fertilizante.

Aquicultura

Nas culturas de camarão, a terra de diatomáceas tem sido usada na produção de alimentos. Foi demonstrado que este aditivo melhora o crescimento e a assimilação de alimentos comerciais.

Em culturas de microalgas, é utilizado como filtro no sistema de aeração e em filtros de areia.

Biologia molecular

Terra de diatomáceas tem sido usada para extração e purificação de DNA; Para isso, é utilizado em conjunto com substâncias capazes de desorganizar a estrutura molecular da água. Exemplos dessas substâncias são cloridrato e tiocianato de guanidina.

Comidas e bebidas

É usado para filtrar na preparação de diferentes tipos de bebidas, como vinhos, cervejas e sucos naturais. Uma vez que certos produtos, como grãos, são colhidos, eles são banhados em terra de diatomáceas para evitar ataques de gorgulhos e outras pragas.

Animais de estimação

Faz parte dos componentes da areia sanitária (seixos sanitários) que são comumente usados ​​em caixas para gatos e outros animais de estimação.

Veterinária

Em alguns lugares, é usado como uma cura eficiente para feridas de animais. Também é usado no controle de artrópodes ectoparasitas em animais domésticos e de criação.

Pinturas

É usado como selante ou tinta de esmalte.

Atmosfera

A terra de diatomáceas é usada para a restauração de áreas contaminadas por metais pesados. Dentre suas aplicações nesse contexto, destaca-se o fato de restaurar solos degradados e reduzir a toxicidade do alumínio em solos acidificados.

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Terra de diatomáceas. Vista de fase de baixo contraste em um microscópio óptico. Retirado e editado de: Zephyris [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ou GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], do Wikimedia Commons.

Ciência forense

Nos casos de morte por imersão (afogamento), uma das análises realizadas é a presença de diatomáceas no corpo das vítimas. Devido à composição do esqueleto de sílica das diatomáceas, elas permanecem no corpo mesmo se forem encontradas com algum grau de decomposição.

Os cientistas usam as espécies para saber se o incidente ocorreu, por exemplo, em um pântano, no mar ou em um lago; Isso é possível porque as diatomáceas têm um certo grau de especificidade ambiental. Muitos casos de assassinato foram resolvidos graças à presença de diatomáceas nos corpos das vítimas.

Nanotecnologia

O uso de diatomáceas em nanotecnologia ainda está no estágio inicial. No entanto, estudos e usos nessa área estão se tornando mais frequentes. Atualmente, os testes são usados ​​para converter frustules de sílica em silício e produzir com esses componentes elétricos.

Existem muitas expectativas e usos potenciais de diatomáceas em nanotecnologia. Estudos sugerem que eles podem ser usados ​​para manipulação genética, para a construção de complexos de microcomponentes eletrônicos e como biocélulas fotovoltaicas.

Referências

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