Las diatomeas son organismos unicelulares, eucariotas, fotosintetizadores que presentan el cuerpo rodeado de una pared celular compuesta de sílice, denominada frústula, y que carecen de movimiento propio. Forman parte importante del fitoplancton, principalmente en las aguas oceánicas, donde pueden representar más del 40% de la biomasa total de estos cuerpos de agua y generar un poco más de la mitad del oxígeno del planeta.
Características generales
La frústula de las diatomeas está constituida por dióxido de silicio hidratado y generalmente se presenta conformada por dos placas de diferentes tamaños. La de mayor tamaño, o superior, recibe el nombre de epiteca, mientras que la inferior recibe el nombre de hipoteca. Entre ambas tecas se forma un cinturón de unión denominado cíngulo.
Las tecas pueden presentar distintos tipos de ornamentaciones (costillas, poros, crestas, radios, espinas, prolongaciones) y/o una fisura central (rafe), y pueden ser circulares, alargadas o triangulares. Existe un grupo de diatomeas que se ha especializado como endosimbiontes de dinoflagelados y son las únicas que carecen de frústula.
Las diatomeas alcanzan un tamaño de hasta 2 milímetros y pueden vivir aisladas o formando colonias. Las células individuales pueden tener simetría radial o bilateral, mientras que las colonias pueden tener forma filamentosa, estrellada, de abanico o de espiral.
Los pigmentos fotosintetizadores están contenidos dentro de unos cloroplastos de color pardo amarillento y están representados por clorofila a, c1 y c2, además de β-caroteno, fucoxantina, diatoxatina y diadinoxantina, mientras que acumulan gotas de aceites que sirven como sustancias de reserva y para ayudar a mantener la flotabilidad en la columna de agua.
Los gametos masculinos de algunas especies son móviles gracias a la presencia de un flagelo, el cual se pierde durante la fecundación. Los gametos femeninos, algunos masculinos y las diatomeas adultas carecen de flagelo, por lo cual su movilidad es muy reducida o totalmente ausente y dependen de las corrientes para su desplazamiento y dispersión.
Las especies que viven asociadas al fondo (bentónicas), o a estructuras duras y que presentan rafe, pueden tener una capacidad limitada de movimiento, gracias a movimientos del citoplasma celular a través del rafe.
Reproducción
Las diatomeas presentan dos tipos de reproducción: asexual por división celular y sexual. Durante la reproducción asexual, una diatomea divide su célula en dos células hijas más pequeñas, cada una de las cuales se llevará una de las tecas y formará la teca faltante.
La teca heredada de la madre siempre funcionará como epiteca, indiferentemente de si originalmente era una epiteca o una hipoteca. Producto de esto, los ejemplares que heredaron la teca menor, tendrán una menor talla adulta, lo que se repetirá durante varias generaciones hasta alcanzar una talla mínima.
Cuando se alcanza la talla mínima, la célula, en lugar de dividirse mitóticamente, experimenta una división reduccional (meiosis), pudiendo producirse gametos masculinos y femeninos de idéntico tamaño y ambos carentes de flagelo (isogametos), o un gameto grande y carente de flagelo (femenino) y otro de menor tamaño y flagelado (masculino).
La fusión de los gametos masculino y femenino da lugar a una auxospora protegida por una membrana orgánica. Si las condiciones ambientales son favorables, en el interior de la auxospora se formará una nueva diatomea de tamaño similar al de las diatomeas de mayor tamaño, que se liberará de la membrana de la auxospora y dará inicio a un nuevo ciclo de reproducciones asexuales.
Hábitat y distribución
Las diatomeas son organismos ubicuos, estando presentes prácticamente en todos los ambientes, desde las zonas polares hasta el trópico. Pueden hallarse en aguas dulces, salobres, saladas, hipersalinas, en películas de humedad en ambientes terrestres, e incluso en microscópicas gotas de agua en el aire. También pueden soportar las altas temperaturas de las aguas termales.
En ambientes tropicales, la diversidad de especies de diatomeas es mucho mayor a la existente en ambientes polares, sin embargo, en estos últimos sus poblaciones son mucho más abundantes que las de especies tropicales.
La mayoría de las especies son pelágicas, es decir que habitan asociadas a la columna de agua, aunque también existen especies asociadas a diferentes sustratos inertes (bentónicas) o vivos (epibiontes) e incluso endosimbiontes de cianobacterias, es decir, que viven en el interior de estos organismos.
Importancia y funciones a nivel ecológico
Las diatomeas son la base de innumerables tramas tróficas. Son organismos fotosintéticos que utilizan la luz solar para transformarla en compuestos orgánicos. Para ello necesitan de la presencia de nutrientes en el ambiente donde viven, entre ellos nitrógeno, fósforo y silicio.
El crecimiento de las poblaciones de diatomeas está limitado principalmente por la disponibilidad de silicio debido a que es requerido para formar la frústula. Cuando la disponibilidad de este y otros nutrientes, así como los factores físico-químicos (pH, salinidad, viento, luz, entre otros) son adecuados, estas algas pueden experimentar unos crecimientos poblacionales explosivos denominados afloramientos o floraciones. Durante dichos afloramientos pueden llegar a ser los organismos dominantes en la comunidad fitoplactónica.
Estas microalgas contribuyen con cerca del 45% de la producción primaria de los océanos y con la generación de cerca de la mitad del oxígeno atmosférico; capturan una buena proporción del dióxido de carbono del planeta, que va a ser depositado en los lechos marinos cuando los organismos mueran y se sedimenten, además son primordiales en el ciclo del silicio oceánico.
Restos fosilizados de diatomeas que un día poblaron mares, ríos y lagos primitivos forman en la actualidad un sustrato muy particular y rico en sílice que recibe el nombre de tierra de diatomeas. Con el pasar de los años, muchos de esos cuerpos de agua se secaron y sus lechos están ahora emergidos quedando expuestas las tierras de diatomeas, mezcladas con cenizas, arcillas y otros elementos.
El Sahara es un ejemplo de esas zonas. Este desierto contribuye anualmente con más de 20 millones de toneladas de polvos de tierras de diatomeas, que son transportados por los vientos y ayudan a fertilizar la cuenca del río Amazonas.
Ejemplos de uso y aplicación
Los fósiles de las diatomeas son fuente importante de información en estudios de paleoceanografía y bioestratigrafía, pues ayudan a determinar la distribución de mares, océanos y continentes en diferentes tiempos geológicos y a conocer los cambios ambientales ocurridos en los mismos.
La tierra de diatomeas, formada, como se dijo, por fósiles de estos organismos, tienen múltiples usos, tales como: insecticida, fertilizante, biorremediadora de suelos contaminados por hidrocarburos y metales pesados, aditivo de alimentos para camarones, filtro para sistemas de aireación y recirculación de agua en cultivos acuícolas, para extracción y purificación de ADN, sistemas de filtración en la industria alimenticia, protección de granos contra plagas, arena sanitaria para mascotas, cicatrizante, selladora o esmalte de pinturas, estabilizadora de la nitroglicerina en producción de dinamita, entre otros.
Las diatomeas son cultivadas para: la producción de alimento vivo para otros organismos de cultivo, principalmente camarones; obtención de biocombustibles; y experimentalmente para investigaciones en nanotecnología para la producción de microcomponentes electrónicos y bioceldas fotovoltaicas.
Adicionalmente, las diatomeas han demostrado ser una herramienta útil para ayudar a esclarecer casos relacionados con muertes por inmersión en ciencias forenses.
Referencias bibliográficas
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Autor
Escrito por Carlos F. Lira Gómez para la Edición #120 de Enciclopedia Asigna, en 01/2023. Carlos es MSc. en Ciencias Marinas, mención Biología Marina del Inst. Oceanográfico de Venezuela, UDO. Profesor de Carcinología y Zoología Gral. en la UDO.