Diatomáceas: características, nutrição, reprodução - Ciência - 2023

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As diatomáceas (Diatomáceas) são um grupo de microalgas, principalmente aquáticas e unicelulares. Eles podem ter vida livre (como plantones) ou formar colônias (como aquelas que fazem parte do bentos). Eles são caracterizados por serem de distribuição cosmopolita; ou seja, eles podem ser encontrados em todo o planeta.

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

Ecologicamente, eles são uma parte importante das cadeias alimentares de muitos sistemas biológicos. As deposições de diatomáceas são uma fonte muito importante de material orgânico acumulado no fundo do mar.

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

Antigamente, o mar cobria áreas da terra que atualmente emergem; depósitos de diatomáceas permaneceram em algumas dessas áreas, que são conhecidas como terra de diatomáceas. A terra de diatomáceas tem múltiplos usos na indústria de alimentos, construção e até mesmo na indústria farmacêutica.

Caracteristicas

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

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

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

Forma

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

As diatomáceas estão espalhadas por todos os 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 têm clorofila a, c1 e c2 e têm pigmentos como diatoxantina, diadinoxantina, β-caroteno e fucoxantina. Esses pigmentos conferem-lhes uma cor dourada que lhes permite captar melhor a luz solar.

Taxonomia e classificação

Atualmente, o ordenamento taxonômico das diatomáceas é controverso e sujeito a revisão. A maioria dos sistematistas e taxonomistas colocam este grande grupo de microalgas dentro da divisão Heterokontophyta (às vezes como Bacillariophyta). Outros pesquisadores os classificam como um filo e até mesmo como táxons superiores.

Classificação tradicional

De acordo com a classificação taxonômica clássica, as diatomáceas estão localizadas na classe Bacillariophyceae (também chamada de Diatomophyceae). Esta classe é dividida em duas ordens: Central e Pennales.

Centrais

São diatomáceas cuja frustula lhes confere uma simetria radial. Algumas espécies possuem ornamentação espinhosa e não possuem uma fissura chamada rafe em sua superfície.

Este pedido é composto por pelo menos duas subordens (dependendo do autor) e pelo menos cinco famílias. Eles são principalmente marinhos; no entanto, existem representantes destes em corpos de água doce.

Pennales

Essas diatomáceas apresentam formato alongado, oval e / ou linear, com simetria bipolar bilateral. Possuem ornamentação de frustula do tipo estrias pontilhadas e algumas apresentam rafe ao longo do eixo longitudinal.

Dependendo do taxonomista, essa ordem é composta por pelo menos duas subordens 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 clássica classificação taxonômica e ordenação das ordens de diatomáceas; é a forma 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 3 classes: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae e Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

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

Bacillariophyceae

São diatomáceas de simetria bilateral com rafe. Os membros desta classe constituíam anteriormente a ordem Pennales.

Posteriormente foram divididas em diatomáceas com rafe e sem rafe (de forma 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 Pennales. Essas microalgas possuem simetria bilateral, mas não apresentam rafe. e são representados por 12 ordens e cerca de 898 espécies.

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

Nutrição

As diatomáceas são organismos fotossintéticos: usam a energia da luz (solar) para transformá-la 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 atua como nutriente limitante, pois é necessário para a formação da frustula.

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

Clorofila

A clorofila é um pigmento fotossintético verde localizado nos cloroplastos. Apenas dois tipos são conhecidos em diatomáceas: 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 Chl c mais comuns em 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, ajudam as diatomáceas a capturar a luz para transformá-la em compostos orgânicos alimentares para a célula.

Reprodução

As diatomáceas se reproduzem assexuadamente e sexualmente, por meio de processos de mitose e meiose, respectivamente.

Assexuado

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

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

Como cada célula filha formará uma nova hipoteca, aquela que herdou a hipoteca materna será menor que sua irmã. Conforme o processo de mitose se repete, o declínio nas células-filhas é progressivo até que um mínimo sustentável seja alcançado.

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 carregam metade da composição genética da célula progenitora.

Uma vez que as diatomáceas reproduzidas assexuadamente atingem o tamanho mínimo, um tipo de reprodução sexuada começa precedida pela meiose. Essa meiose dá origem a gametas haplóides e nus ou aquecidos; gametas se fundem para formar esporos chamados auxosporos.

Os auxiliaresporos permitem que as diatomáceas recuperem a diploidia e o tamanho máximo da espécie. Eles também permitem que as diatomáceas sobrevivam a tempos com condições ambientais adversas.

Esses esporos são muito resistentes e só irão crescer e formar suas respectivas frústulas quando as condições forem favoráveis.

Ecologia

As diatomáceas têm uma parede celular rica em óxido de silício, comumente chamada de sílica. Por isso, seu crescimento é limitado pela disponibilidade desse composto nos ambientes onde se desenvolvem.

Como mencionado acima, essas microalgas têm distribuição cosmopolita. Estão presentes em corpos d'água doces e marinhos e até mesmo em ambientes com baixa disponibilidade hídrica ou com certo grau de umidade.

Na coluna d'água, eles habitam principalmente a zona pelágica (mar aberto), e algumas espécies formam colônias e habitam substratos bentônicos.

As populações de diatomáceas geralmente não têm tamanho constante: seu número varia enormemente 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.

Floração

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

Durante a ressurgência, as populações de diatomáceas podem dominar a estrutura da comunidade do fitoplâncton e algumas espécies participam da proliferação de algas nocivas ou marés vermelhas.

As diatomáceas são capazes de produzir substâncias nocivas, incluindo o ácido domóico. Essas toxinas podem se acumular nas cadeias alimentares e, eventualmente, afetar os seres humanos. A intoxicação em humanos pode causar desmaios e problemas de memória, coma ou mesmo morte.

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

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

Formulários

Paleoceanografia

O componente de sílica na frustula das diatomáceas torna-as de grande interesse na paleontologia. Essas microalgas ocupam ambientes muito específicos e diversos desde aproximadamente o período Cretáceo.

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 aos pesquisadores entender as diferentes mudanças ambientais que ocorreram desde os tempos pré-históricos até os dias atuais.

Esses fósseis permitem estabelecer as idades relativas dos estratos em que se encontram e também servem para relacionar os estratos de diferentes localidades.

Terra de diatomáceas

A terra de diatomáceas é conhecida como grandes depósitos de microalgas fossilizadas que são encontradas principalmente na terra. Os depósitos mais importantes dessas terras estão na Líbia, Irlanda e Dinamarca.

Também chamada de diatomita, é um material rico em sílica, minerais e oligoelementos, para o qual tem múltiplos usos. Entre os usos mais importantes estão os seguintes:

agricultura

É usado como inseticida em plantações; é espalhado nas plantas como uma espécie de protetor solar. Também é amplamente utilizado como fertilizante.

Aquicultura

Na criação de camarões, a terra diatomácea tem sido usada na produção de alimentos. Este aditivo demonstrou aumentar o crescimento e a assimilação de rações comerciais.

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

Biologia molecular

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

Alimentos e bebidas

É utilizado para filtrar na produção de diversos tipos de bebidas como vinhos, cervejas e sumos naturais. Uma vez colhidos certos produtos, como grãos, eles são banhados em terra diatomácea para evitar o ataque de gorgulhos e outras pragas.

Animais de estimação

Faz parte dos componentes do lixo sanitário (seixos sanitários) que são comumente usados em caixas para gatos e outros animais de estimação.

Veterinário

Em alguns lugares, é usado como um agente de cura eficiente para feridas de animais. Também é usado no controle de artrópodes ectoparasitários em animais domésticos e de fazenda.

Pinturas

É usado como selante ou tinta de esmalte.

Meio Ambiente

A terra diatomácea é utilizada para a restauração de áreas contaminadas por metais pesados. Suas aplicações neste contexto incluem o fato de que restaura solos degradados e reduz a toxicidade do alumínio em solos acidificados.

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 a espécie para descobrir 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 homicídio foram resolvidos graças à presença de diatomáceas nos corpos das vítimas.

Nanotecnologia

O uso de diatomáceas em nanotecnologia ainda está nos estágios iniciais. No entanto, estudos e usos nesta área estão se tornando mais frequentes. Atualmente, os testes são usados para converter as frústulas de sílica em silício e produzir com esses componentes elétricos.

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

Referências

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