Guinguette Marais Poitevin

Las diatomeas: Una breve reseña

Las diatomeas son un grupo de organismos asombrosos, que forman parte del linaje de la vida de los Estremenópodos. Estas unicelulares fotosintéticas (cuyo tamaño oscila entre 1 µm y más de 1 mm) tienen clorofilas a y c, y un complemento de pigmentos accesorios que incluyen xantofilas y carotenoides, lo que hace que las células vivas sean de color marrón dorado. Producen paredes celulares acristaladas bipartitas y sus productos de la fotosíntesis son lípidos. Algunos han sugerido que las diatomeas tienen la maquinaria fotosintética más eficiente de cualquier grupo de organismos. Las diatomeas se encuentran en ecosistemas marinos, estuariales y de agua dulce, y habitan en una amplia gama de condiciones ambientales. Como se encuentran en casi cualquier lugar que tenga o haya tenido agua, y debido a sus eficientes procesos fotosintéticos, son actores importantes en el ciclo global del carbono y el oxígeno. Y como necesitan dióxido de silicio para la división celular, también son actores importantes en el ciclo global del sílice. Por lo tanto, a pesar de su pequeño tamaño, son componentes importantes en el ciclo de los recursos a nivel mundial.

En la mayoría de los ecosistemas acuáticos, las diatomeas, junto con otras algas, son la base de la cadena alimentaria. Como productores primarios, son enlaces importantes entre el mundo abiótico y el biótico. En esa posición crucial (además de sus cortos tiempos de generación), pueden ser importantes indicadores del cambio medioambiental (véase más adelante). Las diatomeas son seleccionadas preferentemente por los consumidores primarios, en parte debido al rico aceite que producen.

El grupo, en general, ocupa una enorme amplitud ecológica. En los sistemas continentales, las diatomeas pueden encontrarse en todo el mundo, desde los trópicos hasta los polos, en una amplia gama de hábitats que incluye muchos entornos lénticos, como lagos grandes y pequeños, ciénagas, manantiales y pantanos, y en entornos lóticos, desde arroyos de cabecera hasta la desembocadura de grandes ríos. A lo largo de un gradiente de temperatura, se han reconocido creciendo en el hielo, y son algunos de los primeros eucariotas que se encuentran en aguas termales. En cuanto a la salinidad, se han encontrado en lagos interiores salados, donde la salinidad puede ser varias veces mayor que la del océano, y en algunas de las aguas dulces más diluidas. Las diatomeas se encuentran en algunos de los entornos más naturales y prístinos, y en los desagües de las plantas de tratamiento de aguas residuales primarias. Se han encontrado en más de ocho órdenes de magnitud en relación con la concentración de iones de hidrógeno, en aguas de pH muy bajo (aprox. 2,5 en el drenaje ácido de minas) hasta sistemas alcalinos donde el pH es superior a 10 (por encima de este pH se disuelve el sílice de sus paredes celulares).

Debido a sus paredes celulares silíceas, se ha desarrollado un extenso registro fósil de diatomeas, tanto en aguas marinas como dulces. El registro fósil de diatomeas marinas se remonta al Jurásico. Hay afloramientos fósiles del registro marino en todos los continentes, y muchos núcleos de los océanos, tomados durante el programa de perforación de aguas profundas y los programas de perforación oceánica. Hay muchos más géneros de diatomeas marinas que de agua dulce. En el ámbito del agua dulce, el registro es mucho más joven, y los registros más antiguos que se conocen datan del Eoceno. Los depósitos marinos y de agua dulce pueden ser extensos en área y profundidad, y muchos recursos económicamente valiosos se derivan de estos depósitos de diatomeas.

Además de estos amplios espectros de condiciones ambientales, las diatomeas ocupan una amplia gama de nichos físicos en los ecosistemas acuáticos. Tienen adaptaciones para existir en el plancton, flotando o a la deriva cerca de la superficie de las aguas de lagos y grandes ríos. Se encuentran en las zonas de alta energía de las costas y en las aguas rápidas, adheridas por diversos mecanismos a piedras, rocas, madera y otras plantas y algas. En aguas más tranquilas, las diatomeas pueden habitar en el medio bentónico, ya sea como esporas en reposo o, en algunos casos, aquellas especies con rafe pueden desplazarse, microposicionándose en los sedimentos u otros sustratos.

Además de los componentes físicos y químicos de los hábitats en los que se encuentran las diatomeas, también hay elementos biológicos. Por ejemplo, las diatomeas pueden utilizar diferentes fuentes de carbono y hay algunas especies que son totalmente heterótrofas, viviendo entre los muco-polisacáridos de las algas. Pueden participar en una variedad de simbiosis, ya sea en asociaciones sueltas (por ejemplo, habitando en el mucílago de protozoos coloniales), siendo albergadas por organismos (como los dinoflagelados) o albergando algas verde-azules (algunas diatomeas incluso integran sus simbiontes como orgánulos fijadores de nitrógeno).

Dada la distribución global, la amplia amplitud ecológica y las importantes funciones ecológicas, no debería sorprender que las diatomeas sean filogenéticamente diversas. Se han nombrado más de 75.000 taxones en el grupo, y algunas estimaciones sugieren que podrían existir más de 200.000 especies. Un orden, el Bacillarial, por ejemplo, tiene más especies descritas que todos los mamíferos juntos.

Aunque como grupo las diatomeas están ampliamente distribuidas, las especies individuales tienen sus propias preferencias y tolerancias a las condiciones ambientales. Las diatomeas responden rápidamente a los cambios medioambientales. Entender las respuestas de las especies individuales, así como las respuestas de la comunidad, ha sido un enfoque subyacente al uso de las diatomeas para estudiar el estado y las tendencias de los ecosistemas acuáticos. Las diatomeas se han utilizado durante más de un siglo para evaluar la calidad del agua y existe una enorme cantidad de literatura sobre este tema en varios continentes y muchos países, y este enfoque se ha utilizado para evaluar las condiciones actuales en muchos entornos de agua dulce, estuarios y marinos. Con los fósiles, así como con algunos esfuerzos de seguimiento a largo plazo, las diatomeas se han utilizado no sólo para hacer un hindcast de las condiciones pasadas, sino para predecir las tendencias del cambio ambiental.

Las aplicaciones de las diatomeas van mucho más allá de la evaluación de la calidad del agua. Sus restos fósiles (de origen marino y de agua dulce), conocidos como tierra de diatomeas, tienen muchas aplicaciones materiales, desde el aislamiento hasta los abrasivos y la filtración. Su capacidad de producir lípidos mediante la fotosíntesis ha llamado la atención sobre el uso de las diatomeas como fuentes de biocombustibles renovables y las células de lípidos por muchas veces el precio del petróleo como fuentes de aceites Omega-3 como suplementos dietéticos. Se están utilizando en nanotecnología y medicina, tanto por sus paredes celulares vítreas como por los productos bioactivos que producen.

Los intereses de investigación con las diatomeas incluyen la nanotecnología, la biodiversidad y la conservación del hábitat y, debido a su compacidad temporal y espacial, se utilizan para estudiar el fenómeno ecológico tanto desde el punto de vista teórico como práctico. Los estudios moleculares buscan encontrar y evaluar la maquinaria genética y fisiológica de una amplia gama de actividades, desde la producción de aceite, pasando por la captación y el metabolismo en respuesta a los niveles y fluctuaciones de temperatura y nutrientes, hasta la transformación de los genomas. Y está tomando forma una revolución en nuestra comprensión de sus relaciones filogenéticas, que seguramente pondrá patas arriba los enfoques clásicos de su clasificación.

Editores

• Kociolek, John Patrick: editor taxonómico jefe
• Blanco, Saúl
• Coste, Michel
• Ector, Luc
• Karthick, Balasubramanian
• Kociolek, John Patrick: Mediophyceae
• Kulikovskiy, Maxim
• Liu, Yan
• Ludwig, Thelma
• Lundholm, Nina
• Potapova, Marina
• Rimet, Frédéric
• Sabbe, Koen
• Sala, Silvia
• Sar, Eugenia
• Taylor, Jonathan
• Thirouin, Kevin (a petición de Pat Kociolek, ayudante), Bacillariophyceae incertae sedis (a petición de Pat Kociolek, ayudante)
• Van de Vijver, Bart
• Wetzel, Carlos Eduardo
• Williams, David M.
• Witkowski, Andrzej
• Witkowski, Jakub

Historia de los catálogos de nombres de diatomeas

Fourtanier y Kociolek (2009) ofrecen una historia del desarrollo de los catálogos de nombres de diatomeas (comenzando a principios de 1800 con el trabajo de Agardh y Bory), e incluyendo los principales catálogos publicados centrados en las diatomeas, incluyendo los de Habirshaw, Peragallo, Mills y Vanlandingham. El trabajo de Ruth Patrick en la Academia de Ciencias Naturales para establecer y construir un catálogo de especies descritas después de 1932 (resumido por Potapova et al. 2017 y el trabajo de Paul Silva y el desarrollo del Index Nominum Algarum fueron también recursos importantes para los nombres de diatomeas. El Catálogo de Nombres de Diatomeas (Fourtanier y Kociolek 2011) se construyó como un recurso en línea, integrando y cruzando los recursos anteriores, e incluyendo la verificación de la información a través de 12.500 referencias. Más de 64.000 nombres de taxones de diatomeas se incluyeron en el Catálogo de Nombres de Diatomeas, que enumera los nombres, los descriptores, la publicación y los sinónimos homotípicos de los nombres.

DiatomBase es un intento de integrar el Catálogo de Nombres de Diatomeas, e incluir los nombres que han aparecido desde que el Catálogo de Nombres de Diatomeas se actualizó por última vez (2011), así como incluir información sobre tipos, ecología, imágenes, descripciones originales y distribuciones. Dado que cuenta con el apoyo de VLIZ, también es un objetivo comprender qué nombres en DiatomBase son nombres aceptados, así como sus amplias distribuciones ecológicas. La determinación de los nombres aceptados es un proceso que incluirá el reconocimiento no sólo de sinónimos homotípicos sino también de sinónimos heterotípicos. Hasta la fecha, hay más de 74.000 nombres en DiatomBase. Es trabajo de los editores, con ayuda de nuestra comunidad, incorporar nuevas entradas, resolver discrepancias y añadir información adicional a las entradas actuales para hacer de DiatomBase un recurso de amplio alcance para el trabajo sobre diatomeas.

Qué hay aquí en los recursos: oportunidades y limitaciones y desarrollo futuro

Para cada especie de diatomea o taxón infraespecífico, aceptado o no, puede haber las siguientes entradas:

1. nombre del género
2. el nombre de la especie
3. el nombre infraespecífico, si procede, dado como trinomio, según el Código Internacional de Nomenclatura
4. el autor y el año del nombre de la especie
5. El AphiaID (un identificador numérico único de la base de datos)
6. La clasificación superior (actualmente según Cox, 2015)
7. El estado como ‘aceptado’ o ‘no aceptado’. En términos de los usos para WoRMS y otros recursos, esto significa si se trata de una entidad biológica aceptada, ni un sinónimo homotípico o heterotípico. Debido a que hay muchas opiniones sobre si un taxón es aceptado o no, cuando esto se ha determinado (si no se ha determinado usamos el término «no asignado»), se debe indicar una referencia utilizada para hacer la determinación.
8. Estado del registro (indica quién verificó el registro)
9. Rango del taxón, por ejemplo especie
10. Padre: taxón inmediatamente superior, por ejemplo, género, al que pertenece el presente taxón
11. Taxones sinonimizados: la lista de sinónimos homotípicos y, más raramente, heterotípicos vinculados al presente nombre
12. Fuentes: referencia bibliográfica de la descripción original y, si procede, de una revisión reciente (como «base del registro»).
13. Taxones hijos: todos los taxones subordinados inmediatos, por ejemplo variedades y formas
14. Medio ambiente: marino, salobre o de agua dulce
15. Alcance fósil: sólo reciente o también conocido como fósil (pronto se dispondrá de rangos de época)
16. Distribución: indicación de la distribución geográfica moderna del taxón, al menos basada en el origen del holotipo
    Se pueden indicar diferentes geounits, preferentemente la Ecorregión Marina (véase Spalding et al. 2007), pero frecuentemente también la Zona Económica Exclusiva del país. Las áreas de distribución de los sinónimos menores se muestran automáticamente con cada «especie aceptada»
17. Espécimen: información sobre el espécimen tipo, o información sobre el espécimen publicado
18. Enlaces: a otros recursos de diatomeas, a imágenes y a otra información sobre servidores específicos. Los enlaces generales actuales son: para imágenes, descripciones originales y Genbank, etc.
19. Notas: cualquier otra información relevante, incluyendo descripciones, comentarios, explicaciones, etc.
20. Imágenes: fotos u otras imágenes subidas al sitio
    Preferimos imágenes ‘objetivas’ de los taxones, como fotos o ilustraciones de especímenes tipo. No fomentamos las fotos de diatomeas no identificadas, pero las imágenes libres de derechos de autor identificadas de forma fiable son bienvenidas.
21. Notación LSID: (similar al ISBN en las publicaciones)
22. Historia de edición: fecha de entrada y cambios realizados, nombre del editor
23. Enlace al árbol taxonómico.

Cox, E.J. (2015). Coscinodiscophyceae, Mediophyceae, Fragilariophyceae, Bacillariophyceae (Diatoms). En: Syllabus of Plant Families. Syllabus der Pflanzenfamilien de Adolf Engler. 13th Ed. Photoautotrophic eukaryotic algae Glaucocystophyta, Cryptophyta, Dinophyta/Dinozoa, Heterokontophyta/Ochrophyta, Chlorarachniophyta/Cercozoa, Euglenophyta/Euglenozoa, Chlorophyta, Streptophyta pp. (Frey, W. editor), pp. 64-103. Berlín: Borntraeger Science Publishers.

Fourtanier, E. & Kociolek, J.P. (2009). Catálogo de nombres de diatomeas. Parte 1. Introducción y bibliografía. Documentos ocasionales de la Academia de Ciencias de California 156: 1-168.

Fourtanier, E. & Kociolek, J.P. (2011). Catalogue of Diatom Names, California Academy of Sciences, On-line Version updated18 September 2011. Disponible en línea en http://researcharchive.calacademy.org/research/diatoms/names/index.asp

Potapova, M.G., Minerovic, A.D., Veselá, J., Smith, C.R. (Editores) (2018). Archivo de nuevos taxones de diatomeas en la Academia de Ciencias Naturales (DNTF-ANS), Filadelfia. Retrieved on YYYY-MM-DD from http://symbiont.ansp.org/dntf

Citación

El uso de datos de la DiatomBase en publicaciones científicas debe ser reconocido citando como sigue:

• Kociolek, J.P.; Blanco, S.Coste, M.; Ector, L.; Liu, Y.; Karthick, B.; Kulikovskiy, M.; Lundholm, N.; Ludwig, T.; Potapova, M.; Rimet, F.; Sabbe, K.; Sala, S.; Sar, E.; Taylor, J.; Van de Vijver, B.; Wetzel, C.E.; Williams, D.M.; Witkowski, A.; Witkowski, J. (2021). DiatomBase. Accedido en http://www.diatombase.org el 2021-03-25

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