¿Qué son las algas?

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algas

Las algas son indispensables, ya que producen la mitad del oxígeno en la atmósfera de la Tierra

Las algas son un grupo diverso de organismos acuáticos que tienen la capacidad para llevar a cabo la fotosíntesis. Ciertas algas son familiares para la mayoría de la gente. Por ejemplo, las algas marinas (tales como el kelp o el fitoplancton), la espuma de las charcas o las floraciones de algas en lagos. Sin embargo, existe un vasto y variado mundo de las algas, ya que no son sólo útiles para nosotros, sino que son fundamentales para nuestra existencia.

Definición

El término "alga" abarca muchos organismos diferentes, capaces de producir oxígeno a través de la fotosíntesis (el proceso de recolección de energía de la luz del sol para generar hidratos de carbono). Estos organismos no están necesariamente estrechamente vinculados. Sin embargo, ciertas características los unen, mientras que los distinguen del otro importante grupo de organismos fotosintéticos: las plantas de la tierra.

En primer lugar, las algas no presentan una gran diferencia de la forma que tienen las plantas, de acuerdo con los autores de "Algae: Anatomy, Biochemistry, and Biotechnology, 2nd Ed.". (CRC Press, 2014). Pero carecen de verdaderas raíces, tallos y hojas, y un sistema vascular por el que circula el agua y los nutrientes a través de sus cuerpos. En segundo lugar, muchas algas son unicelulares, de acuerdo con un artículo de 2014 publicado en la revista Current Biology.

También se producen en una variedad de formas y tamaños. Pueden existir como células individuales, microscópicas; pueden ser macroscópicas y multicelulares; vivir en colonias; o mostrar una apariencia frondosa, como en el caso de algunas algas marinas como el kelp gigante. El picoplancton tiene entre 0,2 a 2 micrómetros de diámetro, mientras que las frondas de algas gigantes son tan grandes como 60 metros de longitud. Por último, las algas se encuentran en un amplio rango de hábitats acuáticos, tanto de agua dulce como de agua salada.

floración de cianobacterias

En virtud de estas características, el término "alga" incluye en general organismos procariotas - cianobacterias, también conocidas como algas azul-verdosas -, así como organismos eucariotas (todas las demás especies de algas). "Dado que las 'algas' no forman un grupo natural que ha descendido de un ancestro común, es común incluir a las cianobacterias en el grupo informal de 'algas'", dijo Linda Graham, profesora de botánica en la Universidad de Wisconsin-Madison. "El término 'algas eucariotas' excluye a las cianobacterias". También es interesante observar que los cloroplastos, que son el sitio de la fotosíntesis en las plantas terrestres, son formas de cianobacterias adaptadas. Estas primeras cianobacterias fueron engullidas por las células de las plantas primitivas en algún momento a finales del Proterozoico, o en el período Cámbrico, de acuerdo con el Museo de Paleontología de la Universidad de California.

(Los procariotas, que incluyen a bacterias y arqueas, son organismos más simples sin una estructura celular organizada y su ADN flota libremente como una masa enredada en el citoplasma. Por otro lado, entre los eucariotas están todos los otros organismos vivos: Protistas, plantas, hongos (los que son protistas) y los animales. Sus células están más organizadas. Tienen estructuras llamadas orgánulos para ejecutar una serie de funciones celulares y su ADN se encuentra en un compartimiento central llamado núcleo).

Características generales

Habitat

La mayoría de las algas viven en hábitats acuáticos (Current Biology, 2014). Sin embargo, la palabra "acuática" está prácticamente limitada en su capacidad para abarcar la diversidad de estos hábitats. Estos organismos pueden prosperar en lagos de agua dulce o en el agua salada de los océanos. También pueden soportar una gama de temperaturas, concentraciones de oxígeno o de dióxido de carbono, acidez y turbidez.

Dunaliella salina en el Mar Muerto

Por ejemplo, se encuentran algas gigantes a más de 200 metros por debajo de las capas de hielo polares, de acuerdo con "Algae", mientras que la especie de alga verde unicelular Dunaliella salina se encuentra en entornos muy salados, o hipersalinos, como el Mar Muerto, de acuerdo con un artículo de revisión publicado en 2005 en la revista Saline Systems. Las algas unicelulares de flotación libre viven en su mayoría dentro de las regiones iluminadas de agua que se conocen como planctónicas. Las que se adhieren a las superficies son conocidas como algas bentónicas. Tales algas crecen en barro, piedras, otras algas y plantas, o animales, de acuerdo con "Algae".

Las algas también son capaces de sobrevivir en la tierra. Algunos lugares inesperados en los que crecen son troncos de árboles, pieles de animales, bancos de nieve, aguas termales (según "Algae") y en el suelo, incluyendo las cortezas del desierto (Current Biology, 2014).

En su mayoría, las algas viven independientemente en sus diversas formas de crecimiento (células individuales, colonias, etc.), pero también pueden formar relaciones simbióticas con una variedad de organismos no fotosintéticos incluyendo ciliados, esponjas, moluscos y hongos (como los líquenes). Una de las ventajas de este tipo de relaciones es que permite a las algas ampliar los horizontes de sus hábitats.

Nutrición

fotoautótrofosComo regla general, las algas son capaces de la fotosíntesis y producir su propio alimento mediante el uso de la energía de la luz del sol y el dióxido de carbono con el fin de generar hidratos de carbono y oxígeno. En otras palabras, la mayoría de las algas son organismos autótrofos o más específicamente, fotoautótrofos (que reflejan el uso de la energía de la luz para generar nutrientes).

Sin embargo, existen ciertas especies de algas que necesitan obtener su nutrición exclusivamente de fuentes externas; es decir, que son heterótrofos. Tales especies aplican una variedad de estrategias heterótrofas para adquirir los nutrientes de los materiales orgánicos (compuestos que contienen carbono, tales como carbohidratos, proteínas y grasas). Osmotrofia es la absorción de las sustancias disueltas, y bacterivoría implica bacterias que envuelven o de otro tipo presa. Otras algas, conocidas como auxótrofos, necesitan adquirir solamente las vitaminas esenciales, tales como la B 12, ácidos grasos o complejos (de acuerdo con "Algae").

De acuerdo con los autores de "Algae", es ampliamente aceptado que existen estrategias nutricionales de las algas en un espectro que combina fotoautotrofia y heterotrofía. Esta capacidad se conoce como mixotrofía.

Reproducción

Las algas son capaces de reproducirse a través de métodos asexuales o vegetativos, y por medio de la reproducción sexual.

De acuerdo con los autores de "Algae", la reproducción asexual implica la producción de unas espora móviles, mientras que los métodos vegetativos incluyen la división celular sencilla (mitosis) para producir descendientes idénticos y la fragmentación de una colonia. La reproducción sexual implica la unión de los gametos (producidos individualmente en cada uno de los padres a través de la meiosis).

Clasificación

Las cianobacterias

cianobacterias

Estas también se conocen como algas azul-verdosas. A pesar de que son capaces de conducir la fotosíntesis productora de oxígeno y viven en muchos de los mismos entornos como las algas eucarióticas, las cianobacterias son bacterias gramnegativas, y por lo tanto son procariotas. También son capaces de llevar a cabo de forma independiente la fijación de nitrógeno, el proceso de conversión de nitrógeno atmosférico en formas utilizables del elemento, tales como el amoniaco.

El prefijo "ciano" significa azul. Estas bacterias tienen pigmentos que absorben determinadas longitudes de onda de la luz y les dan sus característicos colores. Muchas cianobacterias tienen el pigmento azul ficocianina, un pigmento captador de luz (que absorbe las longitudes de onda de la luz roja). Todas las cianobacterias tienen algún tipo de pigmento verde de la clorofila, que es responsable de recoger la energía de la luz durante el proceso fotosintético (Current Biology, 2014). Algunas otras también tienen el pigmento rojo ficoeritrina, que absorbe la luz de la región verde y otorga a las bacterias un color rosa o rojo.

Algas eucariotas

Las algas eucariotas son polifiléticas, lo que significa que no evolucionaron de un ancestro común. Esto se demuestra claramente en nuestra comprensión actual del árbol de la vida - un árbol de todos los organismos vivos organizados por sus diversas relaciones evolutivas de la familia. Las algas eucariotas se encuentran distribuidas entre muchos grupos diferentes, o grandes ramas del árbol.

Vídeo: Este sorprendente vídeo de la serie de la BBC "Charles Darwin y el Árbol de la Vida" es la historia de la vida en la Tierra durante millones de años narrado por David Attenborough.

En un artículo de revisión publicado en 2014 en la revista Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, el autor Fabien Burki enumera cinco súper grupos de organismos eucariotas: Ophiskontha, Amoebozoa, Excavata, Archaeplastida y SAR (que comprende tres grupos, Estramenópilos, Alveolata y Rhizaria).

Archaeplastida incluye plantas y una variedad de especies de algas fotosintéticas, tales como los clorofitos (un subconjunto de las algas verdes), carofitas (principalmente algas verdes de agua dulce) y glaucocystophytes (algas unicelulares de agua dulce). Clorofitos son las algas verdes que suelen formar asociaciones con hongos liquen.

Los dinoflagelados se encuentran dentro del subgrupo Alveolata. Estos son los organismos marinos y de agua dulce principalmente unicelulares. Muchos dinoflagelados han perdido sus plastidios - el sitio de la fotosíntesis - a través del curso de la evolución y son fagotrófigos o viven como parásitos. Otras especies de algas se encuentran distribuidas entre Alveolata, Excavata, Rhizaria y Chromista (Current Biology, 2014).

Importancia

Probablemente la contribución más importante de las algas a nuestro medio ambiente y bienestar es la generación de oxígeno a través de la fotosíntesis. "Las algas son indispensables, ya que producen la mitad del oxígeno en la atmósfera de la Tierra", dijo Graham.

De acuerdo con un artículo de revisión publicado en 2010 en la revista Biofuels, el petróleo se deriva parcialmente de depósitos de algas antiguas. "Algunos depósitos de petróleo muy antiguos se atribuyen a las cianobacterias, aunque la identidad de los productores sigue siendo incierta", dijo Graham. "Depósitos de petróleo más jóvenes probablemente surgieron a partir de algas marinas eucariota verde, cocolitofóridos y otro fitoplancton marino microscópico". Estos depósitos de petróleo son un recurso limitado y están disminuyendo lentamente con el uso humano. Como resultado, los investigadores están estudiando alternativas renovables.

biocombustibles de algas

Biocombustibles de algas son un sustituto prometedor para los combustibles fósiles. Todas las algas tienen la capacidad de producir aceites ricos en energía y varias especies de microalgas acumulan naturalmente altos niveles de aceite en su masa seca. Por otra parte, las algas se encuentran en diversos hábitats y pueden reproducirse rápidamente. También utilizan de manera eficiente el dióxido de carbono. "Las algas ayudan a mantener estables los niveles de dióxido de carbono atmosférico mediante el almacenamiento de [gas] en los materiales orgánicos que incluyen depósitos de petróleo y rocas carbonatadas inorgánicas", dijo Graham. Algas verdes, diatomeas y cianobacterias son sólo algunas de las especies de microalgas que se consideran buenas candidatas para la producción de biocombustible (Biofuels, 2010).

Los florecimientos de algas

Las algas, en forma de floraciones de algas, tienen una mala reputación por la creación de condiciones tóxicas en los océanos y lagos. La "proliferación de algas" se refiere al crecimiento desenfrenado de determinadas microalgas, que a su vez conduce a la producción de toxinas, alterando los ecosistemas acuáticos naturales y aumentando los costos de los tratamientos de agua, de acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental (EPA). Las floraciones adquieren los colores de las algas contenidas dentro de ellas. Graham afirma que los principales productores de toxinas en los océanos son ciertos dinoflagelados y diatomeas. En las aguas dulces, las cianobacterias son los principales productores de toxinas, aunque algunas algas eucariotas también causan problemas. En condiciones naturales, Graham señala que las algas utilizan las toxinas para protegerse de ser comidas por los animales pequeños y sólo necesitan una pequeña cantidad para protegerse a sí mismas.

floración de algas

La principal causa de la proliferación de algas es un fenómeno conocido como la contaminación por nutrientes. En la contaminación por nutrientes hay un exceso de nitrógeno y fósforo, que puede empujar el crecimiento de algas sin restricciones. El fenómeno es causado por una variedad de actividades humanas. Los fertilizantes que utilizamos en la agricultura y abonos animales son ricos en nitrógeno, mientras que las aguas residuales no tratadas adecuadamente tienen un alto contenido en nitrógeno y fósforo, según la EPA.

"Se trata de una percepción social común que las algas son nocivas y deben ser eliminadas en cada oportunidad. Pero esa percepción es errónea, ya que las algas producen oxígeno para los peces [que son una fuente importante de alimentos para los organismos acuáticos], aceite, y muchos otros útiles materiales", dice Graham. "Sólo unas pocas especies causan problemas, y la peor de ellas es el Homo sapiens".

Recursos adicionales (en inglés)

EPA: Nutrient pollution
Biofuels journal: Biofuels From Algae: Challenges and Potential
CSH Perspectives in Biology: The Eukaryotic Tree of Life from a Global Phylogenomic Perspective

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