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Diatomee

Cosa sono le diatomee?

Le diatomee sono un gruppo di alghe unicellulari fotosintetiche, di dimensioni che variano tra i 20 e i 500 µm.

Posseggono uno scheletro siliceo chiamato frustolo e sono presenti pressoché in qualsiasi ambiente acquatico (marino, d’acqua dolce) e/o umido (nei terreni, muschi, corteccia degli alberi).

Producono un quarto dell’ossigeno che respiriamo. Fanno parte del fitoplancton e svolgono un ruolo chiave come produttori primari nella catena trofica degli ambienti marini.

Le diatomee sono organismi antichi: sono apparse per la prima volta nel Giurassico anche se le prove più sicure provengono dal Cretaceo (forme centriche).

Classificazione e struttura

Le diatomee sono classificate all'interno del regno Chromista, nella divisione Chrysophyta.

Possono vivere autonomamente o in colonie: attaccate tramite filamenti mucosi, come lunghi cordoni, in strutture a zig-zag o stellate.

Le forme non coloniali possono anche vivere attaccate ad una superficie; in questo caso presentano forme di adattamento specializzate: steli, mucillagine e arborizzazioni che mantengono la cellula adesa al substrato; probabilmente queste strutture hanno anche funzione trofica.

A seconda della specie, è possibile osservare un certo grado di motilità grazie al rafe, più che altro uno slittamento su tubi mucillaginosi.

Sono divise ulteriormente in due gruppi:

    • Centrales        (Biddulphiales)
    • Pennales         (Bacillariales)

Il gruppo Centrales presenta una simmetria radiale; mentre in Pennales la simmetria è bilaterale, con forma allungata.

Diatomea Centrales (a sinistra) e diatomea Pennales (a destra).

Il frustolo delle diatomee è formato da due teche, disposte a mo’ di coperchio, una sopra all’altra (come in una piastra petri): una più grossa, epiteca, e una più piccola, l’ipoteca, che si adatta all’interno dell’epiteca.

Ogni teca è composta da una valva superiormente, di forma più appiattita, e un cingolo (la parte verticale della teca) che si giustappone con il cingolo della seconda teca.

Nello specifico, l’epicingolo si dispone parzialmente sopra all’ipocingolo.

A livello delle valve sono presenti dei pori o rilievi, e in genere il frustolo è molto ornamentato, caratteristica che è sfruttata per studi tassonomici o per distinguere specie estinte o attuali.

Alcune specie possono essere eterovalve, cioè le due valve del frustolo sono differenti. 

frustolo delle diatomee

Le specie che si strutturano in colonie a catenella hanno spesso valve separatorie, in aggiunta alle strutture connettenti silicee: questo fa sì che alcune specie di diatomee possano possedere quattro tipi differenti di valve.

Il protoplasma è strutturato come un sottile strato citoplasmatico a ridosso dell’interno del frustolo, circondante un largo vacuolo centrale. All’interno dello strato protoplasmatico si trovano un nucleo diploide e plastidi fotosintetici.  

Caratteristiche biologiche e ciclo vitale delle diatomee

Le diatomee contengono vari pigmenti fotosintetici, come le clorofille a e c, e pigmenti accessori, come β-carotene e fucoxantine, che determinano il loro caratteristico colore dorato.

In svariate specie, i prodotti del metabolismo fotosintetico sono poi immagazzinati sotto forma di lipidi, una caratteristica che le ha candidate per lo studio di forme di combustibili ecosostenibili.

Quando una diatomea si divide, le cellule figlie mantengono una teca ciascuna e la utilizzano come epiteca: nel giro di poche decine di minuti verrà poi costruita l’ipoteca.

È chiaro che la riproduzione sia quindi limitata dalla disponibilità di silice, e che esisterà un limite oltre al quale sarà necessario costruire una epiteca ex novo, poiché il metodo riproduttivo riduce progressivamente la dimensione del frustolo.

Entra quindi in atto la riproduzione per auxospore, che sono cellule con pareti differenti da una normale cellula in divisione, derivanti dall’unione dei due gameti aploidi.

Successivamente, un’auxospora forma una cellula all’interno di essa, che costruisce un frustolo di dimensioni massime, ristabilendo quindi le dimensioni della specie.

Nel caso di penuria di nutrienti, le diatomee possono formare una struttura quiescente, la statospora, una ciste dormiente con una parete molto spessa, all’interno della cellula madre.

L’alternanza tra fase riproduttiva e quiescente è un meccanismo chiave nel ciclo vitale delle diatomee, che si sono adattate ad ambienti in cui spesso vi è una disponibilità stagionale di nutrienti.

ciclo vitale delle diatomee

Ciclo vitale delle diatomee.

Importanza delle diatomee

Oltre ad essere la base della catena alimentare dell'ecosistema marino e d'acqua dolce, queste alghe sono presenti in quantità così elevate, che la loro attività è stimata come produttrice tra il 20 e il 40% dell’ossigeno sulla Terra.

Le diatomee sono utilizzate in studi paleoecologici con applicazioni in oceanografia: questo è possibile perché molte specie di diatomee hanno esigenze ambientali specifiche (temperatura, salinità, luce, disponibilità di nutrienti), e poiché alcune delle specie fossili studiate nella stratigrafia sono ancora esistenti ai giorni nostri, è possibile inferire un possibile ecosistema e collocarlo in un range temporale dato dallo studio stratigrafico.

Sono inoltri utili come indicatori di cambiamento climatico.

Formano inoltre depositi sedimentari costituiti quasi interamente di frustoli (farina fossile, terre di diatomee) che possono avere utilizzi economici come: dentifrici, filtri, vernici, abrasivi, costruzioni di vasi, dinamite, ecc.

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