diatomea

Las diatomeas son un tipo de plantas unicelulares con cromatóforos, normalmente compuestas por varias o más células individuales conectadas en diferentes grupos. Las diatomeas se presentan en muchas formas. Las diatomeas suelen reproducirse dividiéndose en dos. Después de la división, a partir de cada capa original se produce una nueva capa inferior. La superficie y la parte inferior del caparazón se denominan superficie superior y superficie inferior del caparazón, respectivamente. La porción curva de la superficie del caparazón se llama caparazón. Las partes de las carcasas superior e inferior que se extienden hacia el centro se denominan tiras de conexión.

Las diatomeas pertenecen a un gran grupo de dinoflagelados, entre los que se incluyen las algas autótrofas (como las algas doradas, las macroalgas) y las algas heterótrofas (como la Saprolegnia). Los cloroplastos de color marrón amarillento son característicos de los insisodinoflagelados. Los cloroplastos tienen cuatro membranas y contienen carotenoides y melanoidinas. Los individuos de diatomeas generalmente carecen de flagelos, pero sus gametos masculinos tienen flagelos de diferentes longitudes y, en comparación con otros grupos, sus flagelos carecen de vellosidades.

Las diatomeas son productoras en la cadena alimentaria. Una característica importante de las diatomeas es la pared celular silícea (principalmente sílice) fuera de las células de las diatomeas. Las paredes celulares silíceas varían en textura y forma, pero en su mayoría están dispuestas simétricamente. Esta disposición se puede utilizar como base para la clasificación y denominación. Sin embargo, esta simetría no es del todo simétrica porque un lado de la pared celular de las diatomeas es ligeramente más grande que el otro, por lo que se anidan juntos. Los restos fósiles indican que las diatomeas se originaron en una fecha tan tardía como el Jurásico Temprano. Sólo los gametos masculinos de las diatomeas centrales tienen flagelos y pueden nadar. Las diatomeas siempre han sido especies indicadoras importantes para el monitoreo ambiental y a menudo se utilizan en investigaciones sobre la calidad del agua. Taxonómicamente, se dividen en un orden, que consta de centrodiatomales y diatomales pinnados. Además, es un taxón predominantemente de alta mar. Liberación de oxígeno, productores primarios marinos, formación de tierras de diatomeas, investigación de transferencia de tecnología, clasificación familiar Hay más de 100.000 especies de diatomeas en el filo Bacillarum, que se puede dividir en dos filos. Centrophyta Centrophyta tiene forma redonda y radialmente simétrica. Los patrones en la superficie de la concha están dispuestos radialmente desde el punto central hacia los alrededores. Es muy abundante en mariscos. El género Almejas pertenece al orden de las Almejas. Las plantas son unicelulares y las conchas de algunas especies están conectadas entre sí en sus superficies para formar un grupo en forma de banda. Las células tienen forma de disco o de huso. La superficie del caparazón es redonda y algunas especies son ovaladas, con líneas dispuestas radialmente y agujeros en los bordes, y el centro es liso o granular. La superficie de la banda es lisa y no hay bandas de crecimiento. Hay muchos soportes de colores en forma de pequeños discos. A través de la división y reproducción celular, cada célula produce un pabellón auricular compuesto de gran tamaño. Los pabellones auriculares son largos o en forma de barco. Los patrones están dispuestos simétricamente en ambos lados. Hay líneas, nervaduras y grietas longitudinales (costuras de concha) en la superficie. parte media de la superficie de la cáscara El engrosamiento se llama sección central y el engrosamiento en ambos extremos se llama sección final. El género Pterospermum pertenece a la clase Diatomaceae (orden Bivalvia). El cuerpo de la planta es una sola célula o está conectada en un grupo filamentoso. La superficie de la cáscara es lineal, de elíptica a lanceolada, con lados paralelos en algunas especies, la parte media de ambos lados está agrandada o simétricamente ondulada. La superficie del caparazón tiene nervaduras transversales paralelas a ambos lados y una amplia zona central. Los cromatosomas son de dos piezas, en forma de lámina, normalmente cada una con un núcleo proteico. Otras diatomeas comunes incluyen Coscinodiscus y Navicula. Características morfológicas: Las plantas son células individuales o células conectadas entre sí en cadenas, cinturones, racimos o grupos radiales, flotantes o adheridas. Las especies adheridas suelen tener tallos gelatinosos o están envueltas en bloques gelatinosos o tubos gelatinosos. La pared celular consta de dos mitades anidadas llamadas pétalos. Las dos mitades del caparazón de una diatomea se llaman caparazón superior (exterior) y caparazón inferior (interior). Tanto el caparazón superior como el inferior tienen una superficie elevada llamada válvula. Los lados o bordes del caparazón son donde se unen las dos válvulas y rodean la faja. Tanto la capa superior como la inferior están compuestas de pectina y sílice, sin celulosa. Portadores de color: 1 a muchos, pequeños en forma de disco, en forma de escamas. Los pigmentos principales son la clorofila a y c, el betacaroteno, el alfacaroteno y la luteína. Las xantofilas contienen principalmente xantina de Murraya, seguida de disdiaxantina y dilatinoxantina. Las algas son de color amarillo anaranjado y marrón amarillento. Los productos de asimilación son la laminarina y el aceite. El núcleo es 1. El cuerpo vegetativo no tiene flagelo. ***Tienen flagelos, tipo flagelado velloso. Imágenes de diatomeas (2) Las diatomeas son productoras en la cadena alimentaria. Una de las principales características de las diatomeas es la pared celular silícea (principalmente sílice) que rodea las células de las diatomeas. Las paredes celulares silíceas varían en textura y forma, pero en su mayoría están dispuestas simétricamente. Esta disposición se puede utilizar como base para la clasificación y denominación.

Distribución geográfica Las diatomeas son el grupo más importante de fitoplancton y están muy ampliamente distribuidas y se pueden encontrar en el océano, agua dulce, vapor de agua, barro y superficies húmedas. La mayoría de ellos viven en aguas de mar abierto, pero algunos viven como películas delgadas sobre grava en el fondo marino, e incluso hay especies que pueden sobrevivir sólo en una atmósfera húmeda. Algunas diatomeas pueden incluso sobrevivir a una altura de hasta 2.000 metros. Las diatomeas generalmente se pueden encontrar en cualquier lugar del mundo donde haya agua, especialmente en áreas marinas templadas y tropicales. Debido a la gran variedad y gran cantidad de diatomeas, se le llama "pradera" en el océano. Imágenes de diatomeas (3) Crecimiento y reproducción Las partes superior e inferior de las diatomeas se llaman "tornus", y esta superficie se llama "torus". Algunas especies (por ejemplo, rizofitos) tienen bandas de conexión secundarias o placas intermedias en las paredes celulares de los anillos de la concha. El citoplasma es similar al de las células vegetales ordinarias. El modo de reproducción puede ser sexual o vegetativo (modo de reproducción primario). Reproducción de diatomeas La reproducción vegetativa es el método de reproducción más común de las diatomeas. Al comienzo de la división, el protoplasto de la célula aumenta ligeramente, luego el núcleo se divide, el cuerpo de cromatina y otros protoplastos se dividen en dos, las capas superior e inferior de la célula madre se separan y las dos células recién formadas forman cada una una nueva capa inferior. Las dos nuevas células formadas de esta manera son una de igual tamaño que la célula original y la otra más pequeña que ésta. Después de tales divisiones continuas, el individuo se volverá cada vez más pequeño. Esto se ve tanto en la naturaleza como en los cultivos de diatomeas de interior. Después de que las células de diatomeas se dividen muchas veces, el individuo se reduce gradualmente hasta un límite. Esta pequeña célula ya no se divide y produce esporas que vuelven a su tamaño original. Estas esporas se llaman apósporas. Las esporas se forman de dos formas: asexual y sexual. (1) El método asexual es la expansión directamente a partir de células vegetativas, como en Melosira varians. (2) Modo sexual: Por conjugación, los individuos se unen mediante el movimiento o la secreción de una sustancia gelatinosa, y luego son encerrados dentro de la misma membrana gelatinosa y unidos. Las microsporas son un método de reproducción que se encuentra principalmente en las diatomeas centrales. El núcleo y el protoplasma sufren múltiples divisiones para formar 8, 16, 32, 64 y 128 microsporas. Cada microspora tiene de 1 a 4 flagelos. para formar conidios, y cada conidio luego germina en un nuevo individuo. Las esporas en reposo son una forma en que las especies costeras se adaptan a entornos cambiantes. Las esporas en reposo generalmente se producen después de la división celular, cuando el protoplasto se contrae hacia el centro, luego desarrolla una pared gruesa y secreta muchas protuberancias y varias espinas en las conchas superior e inferior. Cuando las condiciones son favorables, las esporas latentes vuelven a su forma y tamaño originales al brotar. Diatomeas tóxicas Los investigadores seleccionaron dos hidrocarburos aromáticos policíclicos típicos en la zona de manglares del estuario del río Jiulong en Fujian para estudiar los efectos tóxicos de los hidrocarburos aromáticos policíclicos sobre las algas dominantes. Las algas seleccionadas son algas rojas fitoplanctónicas (Rhodophyta ribosus) y algas rojas adheridas (Rhodophyta rhodophylla). Después de la separación, purificación y cultivo, los hidrocarburos aromáticos policíclicos típicos utilizados son fenantreno y fluoranteno. Los resultados muestran que el valor de concentración sin efecto observado de acetona en ambas algas es 0,3 (v/v), y la concentración inhibidora del crecimiento medio a las 72 h (72-EC50) de la prueba de toxicidad aguda del fenantreno en Streptomyces leucophylla y Las algas Rhizobium son respectivamente 0,95 mg/L y 0,32 mg/L, mientras que las 72-EC50 del fluoranteno contra las dos algas son 0,17 mg/L y 0,09 mg/L respectivamente. /strong>El fenantreno y el fluoranteno son más tolerantes a los rizobios que los rizobios, y el fenantreno es menos tóxico para los rizobios y los rizobios que el fluoranteno. Imágenes de diatomeas (4) Mareas rojas dañinas: Si el medio marino está contaminado por la eutrofización u otras razones, ciertas diatomeas, como las diatomeas, Verticillium, algas Box, algas Chaetoceros, algas Rhizobium, algas Thalassella, etc., a menudo se reproducen en exceso y forman mareas rojas, empeorando la calidad del agua y causando graves daños a la pesca y otros animales acuáticos. Algunas diatomeas (como la nitzschia) se multiplican en grandes cantidades y se apiñan, lo que bloqueará o cambiará la ruta migratoria del arenque y reducirá la captura. Valor de liberación de oxígeno Dependen de la fotosíntesis para sintetizar las sustancias inorgánicas del agua de mar en las sustancias orgánicas que necesitan. Los pigmentos de diatomeas incluyen clorofila a, c1, c2 y carotenoides.

Absorben energía de la luz solar y descomponen el agua en las células, separando un átomo de hidrógeno de una molécula de agua. Parte de los átomos de hidrógeno favorables y el dióxido de carbono sufren cambios químicos complejos para sintetizar azúcar y almidón. Esto es la fotosíntesis. Estas sustancias interactúan además con nitrógeno, fósforo, azufre y otras sustancias absorbidas por las células, y el oxígeno forma proteínas, grasas y otras sustancias. Cada dos átomos de hidrógeno libres se combinan con un átomo de oxígeno para formar agua, y el otro átomo de oxígeno en la molécula de oxígeno escapa de la célula y se disuelve en agua o escapa a la atmósfera. El 70% del oxígeno de la Tierra es liberado por el fitoplancton, que produce 36 mil millones de toneladas de oxígeno cada año y representa más del 70% del oxígeno de la atmósfera terrestre. Dado que el número de diatomeas representa más del 60% del número de plancton, se puede especular que si no hay diatomeas en la Tierra ahora, el oxígeno de la Tierra se agotará en menos de tres años. Los animales y los humanos no podrían respirar. Imágenes de diatomeas (5) Productores primarios del océano Las diatomeas son el principal alimento de peces, mariscos y camarones, especialmente sus larvas. Junto con otras plantas, constituyen la productividad primaria del océano. Las diatomeas también son un componente importante en la formación de sedimentos biológicos en el fondo marino. Durante un largo período de tiempo, la capa sedimentaria compuesta principalmente por diatomeas depositadas en el fondo marino formó gradualmente diatomita con un alto valor económico. La tierra de diatomeas no sólo es rica en nutrientes, sino que también puede preservar completamente los restos de animales y plantas, lo cual es de gran importancia en el campo de la investigación paleontológica. Formación de tierra de diatomeas Después de que las diatomeas mueren, sus cáscaras fuertes y porosas (paredes celulares) no se descomponen sino que se hunden en el fondo del agua. Después de cientos de millones de años de acumulación y cambios geológicos, se convierten en tierra de diatomeas. La tierra de diatomeas se puede extraer y tiene una amplia gama de usos industriales. La tierra de diatomeas se puede extraer y tiene una amplia gama de usos industriales, como filtros industriales, materiales de aislamiento térmico y acústico, etc. La zona de Shanwang, en la provincia de Shandong, en China, produce grandes cantidades de tierra de diatomeas. Los propietarios de piscinas utilizan conchas de diatomeas envejecidas para filtrar los contaminantes del agua. Alfred Nobel, el fundador del Premio Nobel, descubrió que la nitroglicerina inestable podía estabilizarse y convertirse en un explosivo portátil colocándola en la sílice producida por las diatomeas. Otros especulan que el aceite proviene del petróleo producido por diatomeas antiguas. Otros creen que 3/4 de la materia orgánica de la Tierra proviene de la fotosíntesis de diatomeas y algas. Investigación de acoplamiento tecnológico Desde 2007, los investigadores de Georgia Tech han estado desarrollando una técnica para diseñar genéticamente la pseudoenana Thalassiosira con la esperanza de utilizarla para crear una nueva estructura de sílice. Utilizando técnicas de replicación de genes para estudiar el proceso mediante el cual las diatomeas construyen células de silicona complejas, los investigadores esperan encontrar una manera de crear nanomateriales en el laboratorio. Las diatomeas son organismos acuáticos unicelulares con una gran cantidad de poros en sus paredes celulares, lo que las hace pequeñas en tamaño y fuertes en estructura. Al igual que los copos de nieve, las paredes celulares de las diatomeas se presentan en muchas formas. Imágenes de diatomeas (7) Los investigadores especulan que esta diversidad estructural se debe a una proteína de parafina especial que se encuentra en los tejidos de las diatomeas que producen sílice. Al replicar las proteínas de sílice en las diatomeas mediante técnicas genéticas, los investigadores no sólo pueden comprender la estructura bioquímica de las células de las diatomeas, sino también utilizar potencialmente estos tejidos para producir compuestos y materiales comerciales. Organismos como las esponjas pueden utilizar ciertas proteínas y polisacáridos en sus propios cuerpos para mediar en la producción de biodiatomeas en condiciones de reacción suaves como fase acuosa, pH neutro y temperatura ambiente. Esta es una forma y estructura que se puede controlar con precisión y tiene biomateriales biocompatibles. . Inspirándose en las diatomeas y otros organismos, muchos investigadores han utilizado diferentes macromoléculas naturales o sintéticas para mediar en la síntesis biomimética de diferentes tipos de precursores de sílice en diferentes entornos y sistemas de reacción, y han sintetizado muchos precursores de sílice con diferentes formas y tamaños de gel de sílice. Las diatomeas son un modelo para futuras investigaciones sobre células solares. Mucho antes de que los humanos inventaran las células solares basadas en silicio, las diatomeas en la naturaleza comenzaron a utilizar dióxido de silicio para recolectar energía solar. Utilizar la luz solar para construir conchas de algas es el mejor proveedor de materias primas y de construcción de modelos para futuras células solares. La Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) y el Instituto Noruego de Ciencia, Tecnología e Industria (SINTEF), que forman el equipo interdisciplinario más grande de Escandinavia, están utilizando diatomeas y otras algas unicelulares como plantillas para futuras investigaciones sobre células solares. células solares de diatomeas con tasas de utilización de energía solar comparables a las de las algas.

Hay 200 filos y más de 100.000 especies de algas, la mayoría de las cuales viven en el agua de mar y pueden utilizar la energía solar para la fotosíntesis. Las algas son los organismos recolectores de luz más exitosos del mundo, ya que reflejan menos luz solar y capturan energía solar a través de los poros de la red. El mayor secreto del uso eficiente de la luz solar por parte de las algas reside en sus conchas, de las cuales las conchas unicelulares de diatomeas son el mejor ejemplo. Las conchas de las diatomeas están compuestas de sílice extremadamente compleja y sofisticada compuesta por microporos hexagonales que varían de 10 a 50 nanómetros dispuestos en una red filamentosa. Esta compleja estructura evita que la luz entrante se escape. La líder del proyecto, Gabriella Tranell, dijo que las densas conchas de algas estampadas no solo mejoran la rigidez y resistencia de las diatomeas, dándoles propiedades mecánicas suspendidas, sino que también mejoran el transporte de nutrientes y tienen funciones fisiológicas de adsorción y unión, evitan la entrada de sustancias nocivas y mejora la tasa de absorción de la luz. El equipo de investigación seleccionó las microalgas con mejor estructura de concha entre más de 10.000 diatomeas del mundo: Pseudomicrostreptophyta, Mucor, Platyhelminthes y Cyclophyta (Cyclophyllum). Se descubrió que las diatomeas tienen la mejor estructura de concha, pero son difíciles de cultivar. Los investigadores utilizaron nanotecnología para replicar la estructura de la concha de diatomea con propiedades ópticas de alta calidad utilizando el metal precioso dúctil oro como materia prima y la concha de diatomea como molde. A continuación, se probaron y simularon mediante ordenadores las propiedades estructurales y ópticas individuales de las réplicas estructurales biomiméticas de oro. Las pruebas ópticas de diferentes estructuras de los componentes de las conchas de cada capa (como diferentes aberturas, formas, etc.) obtenidas mediante simulaciones por computadora aclararon el principio de captura y reflexión de la luz solar mediante las conchas de diatomeas, así como el ángulo de luz incidente óptimo y la selección estructural. El modelo óptimo de absorción de luz obtenido mediante simulación por computadora se puede utilizar como base para encontrar las mejores conchas de diatomeas en la naturaleza. En realidad, para evitar que la superficie de las conchas de las diatomeas quede cubierta por otras impurezas y formar una capa de una sola capa que no se superponga entre sí, los investigadores primero limpian las conchas de las diatomeas con ácido algínico para eliminar toda la materia orgánica y las impurezas, y luego intente hacer que los frústulos de algas de silicio cargados negativamente formen una monocapa plana de moléculas sobre una placa cargada positivamente. Los investigadores también intentaron utilizar un método de densidad de gradiente, que permite a las diatomeas formar de forma natural conchas unicelulares en la interfaz de dos fases líquidas incompatibles, como el agua y el cloroformo. Obtener frústulos de diatomeas de alta calidad, resistentes al calor y a los productos químicos es una prioridad absoluta para las diatomeas. El equipo de investigación reguló la síntesis de frústulos de diatomeas controlando nitrógeno, fósforo, zinc, vitaminas y oligoelementos en el medio de cultivo. Al reducir la concentración de silicato durante un período de tiempo específico y agregar dióxido de titanio, la superficie de la carcasa se recubre con dióxido de titanio conductor.