¿Qué son las diatomeas?

Comprender la fisiología de estas especies de algas únicas y espectacularmente, podría llevar a beneficios sustanciales en una amplia gama de áreas, desde la nanotecnología hasta el cambio climático.

Las diatomeas son algas unicelulares con paredes celulares hecha de sílice, estas han fascinado a los investigadores con toda una gama de misterios, desde sus orígenes evolutivos hasta su morfogénesis y reproducción

Entraron en el reino vegetal bastante tarde en la evolución, y a través de una entrada inusual. Los investigadores creen que son endosimbiontes secundarios, lo que significa que su precursor fue una eucariota que envolvió a otro eucariota, lo que resultó en una membrana cuádruple alrededor de los cloroplastos que la diatomea obtuvo de este acto de piratería.

La historia de éxito evolutivo de las diatomeas solo comenzó hace unos 200 millones de años, pero se han extendido por todo el mundo y se han diversificado en cientos de géneros y alrededor de 100,000 especies

Hoy en día, están presentes dondequiera que haya agua líquida, en los océanos, en agua dulce e incluso en el suelo.

Ya han jugado un papel importante en los ciclos globales de carbono y nitrógeno, y son responsables de grandes sedimentos de sílice, incluida la tierra de diatomeas.

Las paredes celulares de sílice son energéticamente eficientes de producir y, a diferencia de los biominerales de carbonato de otras especies, no son sensibles al pH del océano.

Los vestigios fósiles de conchas de sílice de diatomeas (frústulas) se remontan a hace 185 millones de años, y su ascenso parece haber sido imparable desde entonces.

El biologo Christian Wilhelm en Leipzig muestra que tienen una forma muy eficiente de disipar el exceso de energía solar, conocida como enfriamiento no fotoquímico. Algunos expertos creen que puede ser un factor crucial para explicar su éxito.

En los genomas de las diatomeas, los investigadores encontraron una mezcla muy ecléctica de genes, algunos parecidos a plantas, otros animales o bacterias.«Se podría decir que las diatomeas son animales con cloroplastos», dice Nicole Poulsen del Centro B CUBE de la Universidad Técnica de Dresde.

Chris Bowler, de la Ecole Normale Supérieure de París, cree que este choque de conceptos solo representa nuestra visión del mundo antropocéntrica y simplista.

«Si bien es posible que queramos llamar a los tiempos de las diatomeas ‘, estas cosas son mucho más complejas de lo que pensamos», dice.

Las diatomeas son cada vez más importante, ya que tienen una gran influencia en los ciclos geoquímicos y en nuestro clima.

Porque son tan importantes las Diatomeas?

Las diatomeas convierten la energía del sol en azúcar.
Estas tienen moléculas que absorben la luz (clorofilas a y c) que recolectan la energía del sol y la convierten en energía química a través de la fotosíntesis.

Las diatomeas producen del 25 al 40% del aire que respiramos.

Mediante la fijación de carbono, las diatomeas eliminan el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera. El CO2 se convierte en carbono orgánico en forma de azúcar y se libera oxígeno (O2). Respiramos el oxígeno que liberan las diatomeas.

Las diatomeas fijan tanto dióxido de carbono como todas las selvas tropicales del mundo, y pueden muy bien haber sido los principales arquitectos de nuestra situación climática actual, moderadamente fresca.

Las diatomeas producen ácidos grasos de cadena larga. Las diatomeas son una fuente importante ricas en energía que son el alimento de toda la red alimenticia, desde el zooplancton hasta los insectos acuáticos, los peces y las ballenas.

El aumento de las diatomeas comenzó en un clima mucho más cálido que el nuestro, sin capas de hielo en los polos. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera era mucho mayor que en la actualidad.

Sorprendentemente, las diatomeas lograron prosperar y expandirse durante un período de cambio climático extremo, y también parecen haber llegado a través de la extinción masiva que eliminó a los dinosaurios sin demasiados problemas.

La importancia de las diatomeas para el ciclo del carbono de la Tierra ha llevado a la idea de alentarlos a intensificar sus actividades actuales en los océanos.

Para entender mejor el papel de las diatomeas en nuestro clima y para saber si pueden ayudarnos a evitar el cambio climático, dice Chris Bowler, tenemos que descubrir mucho más sobre ellas.

«Necesitamos una mejor comprensión de su fisiología a nivel molecular para poder entender cómo afectan los procesos a nivel planetario», dice Bowler.

“Por ejemplo, debemos comprender cómo absorben los nutrientes y su capacidad para almacenar y metabolizar el hierro, el nitrógeno, el silicio y el carbono, y debemos aprender mucho más sobre su biogeografía y los factores que gobiernan su proliferación repentina en respuesta a afloramientos de nutrientes».

Como los investigadores solo están empezando a comprender la compleja fisiología de las diatomeas y su interacción con los ciclos geoquímicos globales, aún no es posible predecir cómo afectará el cambio climático a las diatomeas; en el peor de los casos, podrían producir un efecto de retroalimentación positiva.

Por ejemplo, dice Bowler, si las diatomeas más grandes se extinguen y son reemplazadas por especies de fitoplancton más pequeñas, éstas serán menos eficientes en el secuestro de carbono a través de la bomba de carbono biológica, por lo que el efecto neto será un aumento adicional en las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera.

Una aplicación final de diatomeas nos devuelve al cambio climático: se investigan algunas especies de diatomeas con el objetivo de desarrollarlas para la producción industrial de biocombustibles.

Esto parece sorprendente, ya que su atributo más importante es su cubierta de sílice, que nos ayuda con la producción de biocombustibles y debería ser reciclada.

Sin embargo, como explica algunos biologos, algunas especies pueden sobrevivir sin silicio. Phaeodactylum tricornutum, por ejemplo, puede cambiar entre tres morfotipos diferentes en respuesta a condiciones ambientales específicas, y solo una de las formas necesita silicio.

“La idea es que si eliminamos ciertos nutrientes como el nitrógeno o el silicio del medio, las diatomeas acumulan lípidos. El desafío es encontrar las condiciones en las que hacen eso y aún crecer hasta obtener buenos rendimientos «, explica Kröger.

Con el papel geoquímico de las diatomeas discutido anteriormente, el progreso está limitado por la comprensión incompleta de la fisiología molecular de las diatomeas.

Definitivamente se necesita más investigación sobre estos organismos intrigantes.