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Diatomea

Para una molécula de dos átomos, vea Molécula diatómica.
Diatomeas

Diatomeas marinas
Clasificación científica
Dominio: Eukaryota
Reino: Chromalveolata
Phylum: Heterokontophyta
Clase: Bacillariophyceae
Órdenes

Diatomeas (Griego: διά (diámetro) = “por” + τέμνειν (temnein) = “cortar”, es decir, el “corte adentro”) sea a medias un grupo importante de eukaryotic algas, y es uno de los tipos mas comunes de phytoplankton. La mayoría de las diatomeas son unicelular, aunque pueden existir como colonias en la forma de filamentos o de cintas (e.g. Fragillaria), ventiladores (Meridion), zigzages (Tabellaria), o colonias radiadas (Asterionella). Una característica de las células de la diatomea es que están encajonados dentro de una pared de célula única hecha de silicona (dióxido hidratado del silicio) llamó a frustule. Estos frustules demuestran una diversidad amplia en forma, algún absolutamente hermoso y adornado, pero consisten en generalmente dos lados asimétricos con una fractura entre ellos, por lo tanto el nombre de grupo. Fósil la evidencia sugiere que originaran durante, o antes, el temprano Jurásico Período. Las comunidades de la diatomea son una herramienta popular para supervisar condiciones ambientales, más allá de y presente, y son de uso general en estudios de la calidad del agua.

Contenido

Biología general

Hay más de 200 géneros de diatomeas vivas, y de él se estima que hay aproximadamente 100.000 extant especie[1][2]. Las diatomeas son un grupo extenso y pueden ser encontradas en océanos, adentro de agua dulce, adentro suelos y en superficies húmedas. La mayoría viven pelagically en agua abierta, aunque algún vivo como las películas superficiales en el agua-sedimento interconectan (béntico), o aún bajo condiciones atmosféricas húmedas. Son especialmente importantes en los océanos, en donde se estiman para contribuir el hasta 45% del total oceánico producción primaria[3]. Aunque generalmente microscópico, una cierta especie de diatomeas puede alcanzar hasta 2 milímetros en longitud.

Las diatomeas pertenecen a un grupo grande llamado heterokonts, incluyendo ambos autotrophs (e.g. algas de oro, quelpo) y heterotrophs (e.g. moldes del agua). Su de color marrón amarillento cloroplastos sea típico de heterokonts, con cuatro membranas y el contener pigmentos por ejemplo fucoxanthin. De los individuos carencia generalmente flagelos, solamente están presentes adentro gametes y tenga la estructura generalmente del heterokont, a menos que carezcan la característica de los pelos (mastigonemes) en otros grupos. La mayoría de las diatomeas son no-motile, aunque algunas se mueven vía el flagellation. Pues sus membranas celulares relativamente densas los hacen hundirse fácilmente, las formas planktonic en agua abierta confían generalmente encendido turbulento el mezclarse de las capas superiores por viento para mantenerlos suspendidos en las aguas superficiales del sunlit. Un ciertas especies regulan activamente su flotabilidad con intracelular lípidos a hundirse del contador.

Las células de las diatomeas se contienen dentro de un silicato único (ácido silícico) pared de célula abarcar dos válvulas separadas (o cáscaras). Se sintetiza la silicona biogénica que la pared de célula está compuesta de intracelular por polimerización del ácido silícico monomers. Este material después se saca a la célula exterior y se agrega a la pared. Las membranas celulares de la diatomea también se llaman frustules o pruebas, y sus dos válvulas traslapan típicamente un otro como las dos mitades de a plato de petri. En la mayoría de la especie, cuando una diatomea se divide para producir dos células de la hija, las subsistencias una de cada célula de las dos válvulas y crecen una válvula más pequeña dentro de ella. Consecuentemente, después de cada ciclo de la división el tamaño medio de las células de la diatomea en la población consigue más pequeño. Una vez que tales células alcancen cierto tamaño mínimo, más bien que simplemente divídase vegetativo, invierten esta declinación formando auxospore. Esto se amplía de tamaño para dar lugar a una célula mucho más grande, que entonces vuelve a las divisiones tamaño-que disminuyen. La producción de Auxospore se liga casi siempre a meiosis y reproducción sexual.

La descomposición y el decaimiento de diatomeas conduce a orgánico y inorgánico (bajo la forma de silicatos) sedimento, el componente inorgánico de el cual puede conducir a un método de analizar más allá de ambientes marinas por corings de los suelos marinos o fangos de la bahía, puesto que la materia inorgánica se encaja en la deposición de arcillas y légamos y formas una permanente geológico expediente de tales estratos marinas.

Clasificación

La clasificación de heterokonts sigue siendo sin resolver, y pueden ser tratados como a división (o phylum), reino, o algo mientras tanto. Por consiguiente, los grupos como las diatomeas pueden ser alineados dondequiera de la clase (llamada generalmente Bacillariophyceae) a la división (llamada generalmente Bacillariophyta), con los cambios correspondientes en las filas de sus subgrupos. Las diatomeas también se refieren a veces como Clase Diatomophyceae.

Las diatomeas se dividen tradicionalmente en dos órdenes: céntrico diatomeas (Centrales), que están radialmente simétrico, y pennate diatomeas (Pennales), que son bilateral simétricos. El anteriores son paraphyletic al último. Una clasificación más reciente[1] divide las diatomeas en tres clases: diatomeas céntricas (Coscinodiscophyceae), diatomeas del pennate sin a raphe (Fragilariophyceae), y diatomeas del pennate con un raphe (Bacillariophyceae). Es probable allí será otras revisiones como comprensión de sus aumentos de las relaciones.

Round y Crawford (1990)[1] y Hoek y otros. (1995)[4] proporcione una cobertura más comprensiva de la taxonomía de la diatomea.

Ecología

Planktonic las formas en ambientes de agua dulce y marinas exhiben típicamente “auge y busto“(o”floración y forma de vida del busto "). Cuando las condiciones en la capa mezclada superior (los alimentos y la luz) son favorables (e.g. al principio del resorte) su borde competitivo[6] permite que dominen rápidamente a comunidades del phytoplankton (“auge” o “floración”). Como tales ellos se clasifican a menudo como opportunistic r-estrategas (es decir. esos organismos que ecología es definida por una alta tarifa de crecimiento, r).

Cuando las condiciones dan vuelta desfavorable, generalmente sobre el agotamiento de los alimentos, células de la diatomea típicamente aumente de tarifa que se hunde y salga de la capa mezclada superior (“busto”). Esto que se hunde es inducida por cualquier una pérdida de control de la flotabilidad, la síntesis de mucílago eso pega las células de las diatomeas junta, o la producción de pesado esporas de reclinación. El hundirse de la capa mezclada superior quita diatomeas de las condiciones hostiles al crecimiento, incluyendo las poblaciones y temperaturas más altas (que del grazer aumentarían de otra manera la célula metabolismo). Las células que alcanzan un agua más profunda o el seafloor bajo pueden entonces reclinarse hasta que las condiciones llegan a ser más favorables otra vez. En el océano abierto, muchas células que se hunden se pierden al profundo, pero las poblaciones del refugio pueden persistir cerca de thermocline.

En última instancia, las células de la diatomea en estas poblaciones de reclinación vuelven a entrar la capa mezclada superior cuando el mezclarse vertical las arrastra. En la mayoría de las circunstancias, esto que se mezcla también llena los alimentos en la capa mezclada superior, fijando la escena para el redondo siguiente de la diatomea florece. En el océano abierto (lejos de áreas de continuo el upwelling[7]), este ciclo de la floración, busto, entonces vuelve a las condiciones de la pre-floración ocurre típicamente sobre un ciclo anual, con las diatomeas solamente siendo frecuentes durante el resorte y el comienzo del verano. En algunas localizaciones, sin embargo, una floración del otoño puede ocurrir, causado por la interrupción de la estratificación del verano y el arrastre de alimentos mientras que los niveles ligeros siguen siendo suficientes para el crecimiento. Puesto que el mezclarse de la vertical está aumentando, y los niveles está cayendo de la luz mientras que el invierno se acerca, estas floraciones son más pequeñas y corto-vividas que sus equivalentes del resorte.

En el océano abierto, la condición que causa típicamente diatomea (resorte) florece para terminar es una carencia del silicio. Desemejante de otros alimentos, éste es solamente un requisito importante de diatomeas así que no se regenera en el ecosistema del plancton tan eficientemente como, por ejemplo, nitrógeno o fósforo alimentos. Esto se puede ver en los mapas de las concentraciones nutrientes superficiales - mientras que los alimentos declinan a lo largo de gradientes, el silicio es generalmente el primer que se agotará (seguido normalmente por el fósforo del nitrógeno entonces).

Debido a esta forma de vida del floración-y-busto, las diatomeas se creen desempeñar un papel desproporcionado importante en la exportación del carbón de las aguas superficiales oceánicas[8][7] (véase también bomba biológica). Perceptiblemente, también desempeñan un papel dominante en la regulación del ciclo biogeoquímico de silicio en el océano moderno[5][9].

El uso del silicio por las diatomeas es creído por muchos investigadores para ser la llave a su éxito ecológico. En un estudio, un Egge y un Aksnes ahora clásicos (1992)[10] encontrado que la dominación de la diatomea de las comunidades del mesocosm fue relacionada directamente con la disponibilidad del silicato. Cuando el contenido del silicio acerca a una concentración de 2 mmol m-3, las diatomeas representan típicamente más el de 70% de la comunidad del phytoplankton. Raven (1983)[11] observado que, concerniente a membranas celulares orgánicas, los frustules de la silicona requieren menos energía sintetice (el aproximadamente 8% de una pared orgánica comparable), potencialmente un ahorro significativo en el presupuesto de energía total de la célula. Otros investigadores[12] han sugerido que la silicona biogénica en membranas celulares de la diatomea actúa como eficaz pH neutralizante, facilitando la conversión de bicarbonato al CO disuelto2 (que se asimila más fácilmente). A pesar de que las ventajas posibles confirieron por el silicio, diatomeas típicamente tenga tasas de crecimiento más altas que otras algas de un tamaño correspondiente[6].

Las diatomeas ocurren en virtualmente cada ambiente que contenga el agua. Esto incluye no sólo los océanos, mares, lagos y corrientes, pero también los mancha.

Historia evolutiva

Los cloroplastos de Heterokont aparecen ser derivados de los de algas rojas, más bien que directamente de prokaryotes según lo ocurrido adentro plantas. Esto sugiere que tuvieran un origen más reciente que muchas otras algas. Sin embargo, la evidencia fósil es escasa, y está realmente solamente con la evolución de las diatomeas ellos mismos que los heterokonts hacen una impresión seria en el expediente del fósil.

Las diatomeas fósiles sabidas más tempranas fechan del jurásico temprano (~185 MA)[13], aunque es reciente reloj molecular[13] y sedimentario[14] la evidencia sugiere un origen anterior. Se ha sugerido que su origen se puede relacionar con el extremoPérmico extinción total (~250 mA), después de lo cual mucho infante de marina lugares fueron abiertos[15]. El boquete entre este acontecimiento y el tiempo que las diatomeas fósiles primero aparecer puede indicar que eran un período cuando eran las diatomeas unsilicified y su evolución secreto[16]. Desde el advenimiento del silicification, las diatomeas han hecho una impresión significativa en el expediente del fósil, con los depósitos importantes de las diatomeas fósiles encontradas desde el temprano Cretáceo, y algo oscila (tierra diatomaceous, diatomite, kieselgur) siendo compuesto casi enteramente de ellos.

Aunque las diatomeas pudieron haber existido desde Triásico, la sincronización de su predominancia y la “toma de posesión” del ciclo del silicio es más recientes. Antes de Phanerozoic (antes de 544 mA), se cree eso microbiano o inorgánico los procesos regularon débil el ciclo del silicio del océano[17][18][19]. Posteriormente, el ciclo aparece dominado (y regulado más fuertemente) por radiolarians y esponjas silíceas, el anterior como zooplankton, el último como sedentario alimentadores del filtro sobre todo en plataformas continentales[20]. Dentro de los 100 pasados mis, se piensa que el ciclo del silicio ha venido bajo incluso control más apretado, y que éste deriva de la predominancia ecológica de las diatomeas.

Sin embargo, la sincronización exacta de la “toma de posesión” es confusa, y diversos autores tienen interpretaciones que están en conflicto del expediente del fósil. Una cierta evidencia, tal como desahucio de esponjas silíceas de los estantes[21], sugiere que esta toma de posesión comenzara en el cretáceo (146 mA a 65 mA), mientras que la evidencia de radiolarians sugiere la “toma de posesión” no comenzó hasta Cenozoico (65 mA al presente)[22]. Sin embargo, sin importar los detalles de la sincronización de la “toma de posesión”, está claro que esto más reciente revolución ha instalado un control biológico mucho más apretado sobre ciclo biogeoquímico del silicio.

Colección

Las diatomeas vivas se encuentran a menudo el aferrarse en grandes números en las algas filamentosas, o el formar de masas gelatinosas en las varias plantas sumergidas. Cladophora se cubre con frecuencia con Cocconeis, una diatomea elíptico formada; Vaucheria se cubre a menudo con las formas pequeñas. Las diatomeas están con frecuencia presentes como un marrón, una capa deslizadiza en piedras sumergidas y palillos, y pueden ser vistas “para fluir” con la corriente del río.

El fango superficial de una charca, de una zanja, o de una laguna rendirá casi siempre algunas diatomeas. Pueden ser hechos para emerger llenando un tarro de agua y del fango, envolviéndolo en papel negro y dejando luz del sol directa caer en la superficie del agua. Dentro de un día, las diatomeas vendrán a la tapa en una espuma y pueden ser aisladas.

Desde diatomeas forme una parte importante del alimento de moluscos, tunicates, y pescados, zonas alimenticias de estos animales rinda a menudo las formas que no se aseguran fácilmente de otras maneras. Las diatomeas marinas pueden ser recogidas por el muestreo directo del agua, aunque las formas bénticas pueden ser aseguradas raspando barnacles, ostra cáscaras, y otras cáscaras.

Las cáscaras silicious de diatomeas están entre los objetos más hermosos que se pueden examinar con microscopio. Obtener los montajes perfectamente limpios requiere tiempo y paciencia considerables, pero una vez que se limpie el material, las preparaciones se pueden hacer en cualquier momento con apuro muy pequeño.

Esta sección utiliza el texto de Métodos en histología de la planta[23].

El ordenar del genoma

El entero genoma de la diatomea céntrica, Pseudonana de Thalassiosira, ha sido ordenado[24], y el ordenar de un segundo genoma de la diatomea de la diatomea del pennate Tricornutum de Phaeodactylum está en marcha. Las primeras penetraciones en las características del genoma del P. tricornutum el repertorio del gene fue descrito usando 1.000 ESTs[25]. Posteriormente, el número de ESTs fue ampliado a 12.000 y la base de datos del EST de la diatomea fue construida para los análisis funcionales[26]. Estas secuencias se han utilizado para hacer un análisis comparativo en medio P. tricornutum y los proteomes completos supuestos del alga verde Reinhardtii del Chlamydomonas, alga roja Merolae de Cyanidioschyzon, y la diatomea céntrica T. pseudonana[27].

Investigación de Nanotechnology

Las características de uno mismo-repliegue de diatomeas demuestran ser un gran recurso para nanotechnologists quién desea reproducir estas características. Usando el genoma traz, los biólogos y los nanotechnologists pueden aislar proteínas cuáles asisten a la deposición de la silicona durante la división. Con el conocimiento de las características de uno mismo-repliegue, los nanotechnologists pueden mímico esta construcción para el vario nanoscale 'widgets', sistemas ópticos, y materiales para semiconductor industria. Puede también ser posible utilizar cáscaras de la diatomea como vehículos para la entrega de la droga. El desarrollo de un compustat puede seleccionar cierta especie de la diatomea por sus características y emparejarlas con los nanotechnologies que serían los más útiles. Estos organismos pequeños pueden ayudan a biólogos y a nanotechnologists para trabajar juntos para investigar más lejos[28].

Referencias

  1. ^ a b c Redondo, F. E. y Crawford, R. M. (1990). Las diatomeas. Biología y morfología de los géneros, Prensa de la universidad de Cambridge, Reino Unido.
  2. ^ Canter-Lund, H. y Lund, J.W.G. (1995). Algas de agua dulce, Biopress se limitó. ISBN 0 948737 25 5.
  3. ^ Mann, D. G. (1999). El concepto de la especie en diatomeas. Phycologia 38, 437-495.
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Vea también

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