Guinguette Marais Poitevin

Le diatomee: Una breve panoramica

Le diatomee sono un incredibile gruppo di organismi, parte della stirpe Stremenopile della vita. Queste unicellule fotosintetiche (che vanno da 1 µm a più di 1 mm di dimensione) hanno clorofille a e c, e un complemento di pigmenti accessori che includono xantofille e carotenoidi, rendendo le cellule viventi di colore marrone dorato. Producono pareti cellulari di vetro bipartite e i loro prodotti della fotosintesi sono lipidi. Alcuni hanno suggerito che le diatomee hanno il macchinario fotosintetico più efficiente di qualsiasi gruppo di organismi. Le diatomee si trovano in ecosistemi marini, estuari e d’acqua dolce, abitando una vasta gamma di condizioni ambientali. Poiché si trovano in quasi tutti i luoghi che hanno, o hanno avuto, acqua, e grazie ai loro efficienti processi fotosintetici, sono attori importanti nel ciclo globale del carbonio e dell’ossigeno. E poiché richiedono biossido di silicio per la divisione cellulare, sono anche importanti attori nel ciclo globale del silicio. Quindi, nonostante le loro piccole dimensioni, sono componenti importanti nel ciclo delle risorse a livello globale.

Nella maggior parte degli ecosistemi acquatici, le diatomee insieme ad altre alghe sono alla base della catena alimentare. Come produttori primari, sono importanti collegamenti tra il mondo abiotico e quello biotico. In questa posizione cruciale (oltre ai loro brevi tempi di generazione), possono essere importanti indicatori del cambiamento ambientale (vedi sotto). Le diatomee sono selezionate di preferenza dai consumatori primari, in parte a causa del ricco olio che producono.

Il gruppo, nel complesso, occupa un’enorme ampiezza ecologica. Nei sistemi interni, le diatomee si trovano in tutto il mondo, dai tropici ai poli, in un’ampia gamma di habitat, compresi molti ambienti lentici come laghi grandi e piccoli, paludi, sorgenti e torbiere, e in ambienti lotici, dai ruscelli di testa alla foce dei grandi fiumi. Lungo un gradiente di temperatura, sono stati riconosciuti crescere nel ghiaccio, e sono alcuni dei primi eucarioti ad essere trovati in sorgenti calde. In termini di salinità, sono state trovate in laghi interni salati, dove la salinità può essere diverse volte superiore a quella dell’oceano, e in alcune delle acque dolci più diluite. Le diatomee si trovano in alcuni degli ambienti più naturali e incontaminati, e negli scarichi degli impianti di trattamento delle acque reflue primarie. Sono state trovate in otto ordini di grandezza rispetto alla concentrazione di ioni idrogeno, in acque a pH molto basso (circa 2,5 nel drenaggio acido delle miniere) a sistemi alcalini dove il pH è superiore a 10 (sopra questo pH la silice nelle loro pareti cellulari si dissolve).

A causa delle loro pareti cellulari silicee, è stato sviluppato un ampio record fossile di diatomee, sia in acque marine che dolci. Il record di diatomee fossili marine risale al Giurassico. Gli affioramenti fossili del record marino si trovano in ogni continente, e molte carote dagli oceani, prese durante il programma Deep-Sea Drilling e Ocean Drilling Programs. Ci sono molti più generi di diatomee marine che diatomee d’acqua dolce. Nel regno dell’acqua dolce, il record è molto più giovane, con i più antichi record conosciuti che risalgono all’Eocene. I depositi marini e d’acqua dolce possono essere estesi per area e profondità, e molte risorse economicamente preziose sono derivate da questi depositi di diatomee.

In aggiunta a questo ampio spettro di condizioni ambientali, le diatomee occupano una vasta gamma di nicchie fisiche negli ecosistemi acquatici. Hanno adattamenti per esistere nel plancton, galleggiando o andando alla deriva vicino alla superficie delle acque di laghi e grandi fiumi. Si trovano nelle zone ad alta energia dei litorali e delle acque a scorrimento veloce, attaccate da una varietà di meccanismi a pietre, rocce, legno e altre piante e alghe. In acque più tranquille, le diatomee possono abitare l’ambiente bentonico, sia come spore a riposo che, in alcuni casi, quelle specie con un rafe possono muoversi, micro-posizionandosi nei sedimenti o in altri substrati.

In aggiunta ai componenti fisici e chimici degli habitat in cui si trovano le diatomee, ci sono anche elementi biologici. Per esempio, le diatomee possono utilizzare diverse fonti di carbonio e ci sono alcune specie che sono completamente eterotrofe, vivendo tra i muco-polisaccaridi delle alghe. Possono essere coinvolte in una varietà di simbiosi, sia in associazioni sciolte (per esempio abitando la mucillagine di protozoi coloniali), sia ospitate da organismi (come i dinoflagellati) o ospitando alghe blu-verdi (alcune diatomee integrano persino i loro simbionti come organelli che fissano l’azoto).

Data la distribuzione globale, l’ampio respiro ecologico e gli importanti ruoli ecologici, non dovrebbe essere una sorpresa che le diatomee siano filogeneticamente diverse. Ci sono stati oltre 75.000 taxa nominati nel gruppo, e alcune stime suggeriscono che potrebbero esistere oltre 200.000 specie. Un ordine, le Bacillariales, per esempio, ha più specie descritte di tutti i mammiferi messi insieme.

Mentre come gruppo le diatomee sono ampiamente distribuite, le singole specie hanno le loro preferenze e tolleranze alle condizioni ambientali. Le diatomee rispondono rapidamente ai cambiamenti ambientali. Capire le risposte delle singole specie così come le risposte delle comunità è stato un approccio alla base dell’uso delle diatomee per studiare lo stato e le tendenze degli ecosistemi acquatici. Le diatomee sono state usate per più di un secolo per valutare la qualità dell’acqua e c’è un’enorme quantità di letteratura su questo argomento in diversi continenti e molti paesi, e questo approccio è stato usato per valutare le condizioni attuali in molti ambienti d’acqua dolce, estuariali e marini. Con i fossili, così come con alcuni sforzi di monitoraggio a lungo termine, le diatomee sono state utilizzate non solo per fare un hindcast delle condizioni passate ma per prevedere le tendenze del cambiamento ambientale.

Le applicazioni delle diatomee vanno ben oltre la valutazione della qualità dell’acqua. I loro resti fossili (di origine marina e d’acqua dolce), noti come diatomee, hanno molte applicazioni materiali, dall’isolamento, agli abrasivi alla filtrazione. La loro capacità di produrre lipidi attraverso la fotosintesi ha attirato una notevole attenzione sull’uso delle diatomee come fonti di biocarburanti rinnovabili e le cellule lipidiche per molte volte il prezzo del petrolio come fonti di oli Omega-3 come integratori alimentari. Vengono utilizzate nella nanotecnologia e nella medicina, sia per le loro pareti cellulari di vetro che per i prodotti bioattivi che producono.

Gli interessi di ricerca con le diatomee includono la nanotecnologia, la biodiversità e la conservazione degli habitat e, grazie alla loro compattezza temporale e spaziale, vengono utilizzate per studiare il fenomeno ecologico sia dal punto di vista teorico che pratico. Gli studi molecolari cercano di trovare e valutare il macchinario genetico e fisiologico per una vasta gamma di attività, dalla produzione di olio, all’assorbimento e al metabolismo in risposta alla temperatura e ai livelli e alle fluttuazioni dei nutrienti, alla trasformazione dei genomi. E una rivoluzione nella nostra comprensione delle loro relazioni filogenetiche sta prendendo forma, sicuramente per sconvolgere gli approcci classici alla loro classificazione.

Editori

• Kociolek, John Patrick: chief taxonomic editor

• 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 (su richiesta Pat Kociolek, assistente), Bacillariophyceae incertae sedis (su richiesta Pat Kociolek, assistente)
• Van de Vijver, Bart
• Wetzel, Carlos Eduardo
• Williams, David M.
• Witkowski, Andrzej
• Witkowski, Jakub

Storia dei cataloghi di nomi di diatomee

Fourtanier e Kociolek (2009) forniscono una storia dello sviluppo dei cataloghi di nomi di diatomee (a partire dai primi anni del 1800 con il lavoro di Agardh e Bory), e includendo i principali cataloghi pubblicati incentrati sulle diatomee, compresi quelli di Habirshaw, Peragallo, Mills e Vanlandingham. Il lavoro di Ruth Patrick all’Accademia di Scienze Naturali per stabilire e costruire un catalogo delle specie descritte dopo il 1932 (riassunto da Potapova et al. 2017 e il lavoro di Paul Silva e lo sviluppo dell’Index Nominum Algarum sono stati anche importanti risorse per i nomi di diatomee. Il Catalogue of Diatom Names (Fourtanier e Kociolek 2011) è stato costruito come una risorsa on-line, integrando e incrociando le risorse di cui sopra, e includendo la verifica delle informazioni attraverso 12.500 riferimenti. Oltre 64.000 nomi di taxa di diatomee sono stati inclusi nel Catalogue of Diatom Names, che elenca i nomi, i descrittori, la pubblicazione e i sinonimi omotipici per i nomi.

DiatomBase è un tentativo di integrare il Catalogue of Diatom Names, e di includere nomi che sono apparsi dall’ultimo aggiornamento del Catalogue of Diatom Names (2011), così come di includere informazioni su tipi, ecologia, immagini, descrizioni originali e distribuzioni. Dal momento che è supportato da VLIZ, è anche un obiettivo capire quali nomi in DiatomBase sono nomi accettati così come le loro ampie distribuzioni ecologiche. La determinazione dei nomi accettati è un processo che includerà il riconoscimento non solo dei sinonimi omotipici ma anche dei sinonimi eterotipici. Ad oggi, ci sono oltre 74.000 nomi in DiatomBase. Il lavoro dei redattori, con l’aiuto della nostra comunità, è quello di incorporare nuove voci, risolvere le discrepanze e aggiungere ulteriori informazioni alle voci attuali per rendere DiatomBase una risorsa ad ampio raggio per il lavoro sulle diatomee.

Cosa c’è qui nelle risorse: opportunità e limiti e sviluppo futuro

Per ogni specie di diatomee o taxon infraspecifico, accettato o meno, ci possono essere le seguenti voci:

1. nome del genere
2. nome della specie
3. nome infraspecifico, se applicabile, dato come trinomio, secondo il Codice Internazionale di Nomenclatura
4. l’autore e l’anno del nome della specie
5. l’AphiaID (un identificatore numerico unico del database)
6. la classificazione superiore (attualmente secondo Cox, 2015)
7. lo stato come ‘accettato’ o ‘non accettato’. In termini di usi per WoRMS e altre risorse, questo significa se questo è un’entità biologica accettata, né un sinonimo omotipico o eterotipico. Poiché ci sono molte opinioni sul fatto che un taxon sia accettato o meno, quando questo è stato determinato (se non determinato usiamo il termine “non assegnato”), dovrebbe essere indicato un riferimento usato per fare la determinazione.
8. Stato del record (indica chi ha controllato il record)
9. Classificazione del taxon, ad es. specie
10. Parent: taxon immediatamente superiore, ad esempio il genere, a cui il taxon attuale appartiene
11. Taxa sinonimizzati: la lista dei sinonimi omotipici e, più raramente, eterotipici collegati al nome attuale
12. Fonti: riferimento alla letteratura della descrizione originale e, se applicabile, ad una revisione recente (come “base del record”).
13. Tassi figli: tutti i taxa immediatamente subordinati, per esempio varietà e forme
14. Ambiente: marino, salmastro o d’acqua dolce
15. Ambito fossile: solo recente o anche conosciuto come fossile (presto saranno disponibili gli intervalli epocali)
16. Distribuzione: indicazione della distribuzione geografica moderna del taxon, almeno in base all’origine dell’olotipo
    Si possono indicare diverse georegioni, preferibilmente la Marine Ecoregion (vedi Spalding et al. 2007), ma spesso anche la zona economica esclusiva del paese. Le aree di distribuzione dei sinonimi minori sono mostrate automaticamente con ogni ‘specie accettata’
17. Specimen: informazioni sull’esemplare tipo, o informazioni sugli esemplari pubblicati
18. Links: ad altre risorse diatomiche, a immagini e altre informazioni su server specifici. Gli attuali link generali sono: per le immagini, le descrizioni originali e Genbank, ecc.
19. Note: qualsiasi ulteriore informazione rilevante, comprese descrizioni, commenti, spiegazioni, ecc.
20. Immagini: foto o altre immagini caricate sul sito
    Preferiamo immagini ‘oggettive’ dei taxa, come foto o illustrazioni di esemplari tipo. Non incoraggiamo le foto di diatomee non identificate, ma immagini libere da copyright identificate in modo affidabile sono benvenute.
21. NotazioneLSID: (simile a ISBN nelle pubblicazioni)
22. Storia delle modifiche: data di inserimento e modifiche apportate, nome del redattore
23. Link all’albero tassonomico.

Cox, E.J. (2015). Coscinodiscophyceae, Mediophyceae, Fragilariophyceae, Bacillariophyceae (Diatomee). In: Syllabus of Plant Families. Syllabus der Pflanzenfamilien di Adolf Engler. 13° Ed. Alghe eucariotiche fotoautotrofe Glaucocystophyta, Cryptophyta, Dinophyta/Dinozoa, Heterokontophyta/Ochrophyta, Chlorarachniophyta/Cercozoa, Euglenophyta/Euglenozoa, Chlorophyta, Streptophyta pp. (Frey, W. editor), pp. 64-103. Berlino: Borntraeger Science Publishers.

Fourtanier, E. & Kociolek, J.P. (2009). Catalogo dei nomi di diatomee. Parte 1. Introduzione e bibliografia. Occasional Papers of the California Academy of Sciences 156: 1-168.

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

Potapova, M.G., Minerovic, A.D., Veselá, J., Smith, C.R. (Editors) (2018). Diatom New Taxon File at the Academy of Natural Sciences (DNTF-ANS), Philadelphia. Retrieved on YYYY-MM-DD from http://symbiont.ansp.org/dntf

Citazione

L’utilizzo dei dati del DiatomBase in pubblicazioni scientifiche dovrebbe essere riconosciuto citando come segue:

• 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. Accessed at http://www.diatombase.org on 2021-03-25

Se i dati del DiatomBase costituiscono una parte sostanziale dei record utilizzati nelle analisi, è necessario contattare il capo redattore/i del database. Ci possono essere ulteriori dati che possono rivelarsi preziosi per tali analisi.
Le singole pagine sono autorizzate e datate individualmente. Queste possono essere citate separatamente: la citazione appropriata è fornita in fondo ad ogni pagina.