Algas verde azules
Introducción
Las algas verde azules (Cyanophyceae), son organismos procarióticos fotoautótrofos con una distribución cosmopolita, pues podemos encontrarlas tanto en mares, ríos, lagos, lagunas como en hielos, desiertos, suelos o aguas termales. Su aparición en la tierra data de 3500 millones de años. Son el grupo de algas más primitivo, responsables del cambio de una atmósfera reductora a una atmósfera oxigénica.
Distintos especialistas (tanto microbiólogos como ficólogos) consideran que las algas verde azules no pertenecen al grupo de las algas, a pesar de compartir una gran cantidad de caracteres con éstas, sino que, debido a que su organización celular es procarióntica, deben ser clasificadas como bacterias.
Las bacterias pertenecen al Reino Prokaryotae, el cual se caracteriza por presentar células con ribosomas pero carecen de los organelos. De este modo no presentan núcleo, mitocondrias, cloroplastos, retículo endoplásmico, complejo de Golgi y lisosomas. El material genético de un procarionte está contenido en una sola molécula de ADN circular, que se encuentra en el citoplasma, sin envoltura nuclear que las rodee. La resistencia de la pared celular bacteriana puede atribuirse a las propiedades del peptidoglicano, una macromolécula presente solo en procariontes, la cual consiste en dos tipos poco comunes de azúcares unidos a péptidos cortos. Las células bacterianas presentan diferentes metabolismos los cuales son: heterótrofas (saprobiontes, parásitos, comensales) y autótrofas (quimiosintéticas o quimioautótrofas). Y de acuerdo al ambiente estas pueden ser aerobias o anaerobias (obligadas o facultativas). Las bacterias se reproducen por fisión binaria y el intercambio del material genético se puede dar por tres mecanismos: transformación, transcripción y conjugación. Sin embargo, la principal fuente de variación genética en este grupo se debe a la mutación.
Las bacterias pueden agruparse por sus propiedades de tinción, dando como resultado dos grandes grupos:
Gram Positivas: Estas poseen una pared celular gruesa de peptidoglicano, y una membrana plasmática. Estas retienen el pigmento cristal violeta, por lo que al teñirlas con este pigmento y safranina, se ven coloreadas (Figura 20a).
Gram Negativas: Estas poseen pared celular consistente de una capa interna delgada de peptidoglicano y una membrana plasmática, además de una membrana externa de lipopolisacaridos y proteínas. Al teñirlas con cristal violeta y safranina no exhiben coloración alguna (Figura 20b).
a) Las algas verde azules pertenecen al grupo de las Gram-positivas. Su patrón estructural básico es el siguiente:
Células con ADN fibrilar, circular sin proteínas, histonas asociadas, como las bacterias.
b) Presentan una pared celular de mureína. Otras envolturas celulares son la membrana plasmática y una vaina mucilaginosa que les permite asociarse con otras células y adherirse al sustrato.
c) Ninguna célula presenta flagelos.
d) Son autótrofas fotosintéticas, presentan como pigmentos fotosintéticos a la clorofila a y d, como pigmentos accesorios presentan ficobilinas (ficocianina y ficoeritrina) en el aparato fotosintético denominado ficobilisomas (los cuales se encuentran en la membrana de los tilacoides) pues carecen de cloroplasto. Esta característica las relaciona evolutivamente con las algas rojas.
Figura 20. Diferencias en la pared celular de: a) Gram positivas y b) Gram negativas.
e) Presenta una gran variedad de niveles de organización, desde formas unicelulares - que son poco comunes pues generalmente se encuentran a partir de dos células unidas por la vaina – hasta cenobios, colonias, filamentos simples (conformados por el tricoma más la vaina) y filamentos multiseriados. Los filamentos pueden presentar ramificaciones verdaderas, producto de un cambio en el plano de división celular, o ramificaciones falsas o pseudoramificaciones, producto de un cambio en la dirección en el arreglo de las células en el tricoma o por la ruptura de éste, quedando unidas por la vaina, semejando una ramificación.
f) Se reproducen por fisión binaria, fisión múltiple, exocitos u hormogonios.
A pesar de que algunos las consideran como bacterias y no como algas, en las algas verde azules es posible observar un patrón estructural básico (características esenciales que definen al grupo biológico) el cual es semejante al resto de lo que conocemos como algas; es decir, a pesar de ser procariontes en su organización celular, poseen el pigmento fotosintético primordial: clorofila a y pigmentos accesorios (“cosechadores de luz”) como ficoeritrinas y ficocianinas. También presentan niveles de organización más complejos como las algas eucarióticas, a diferencia de las bacterias estrictas que presentan formas sencillas.
Temas a desarrollar (elegir uno):
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Características de células procariónticas.
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Diferencias de las formas cianobacterianas vs. formas bacterianas.
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Niveles de organización y células especializadas de las algas verde azules.
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Reproducción de las algas verde azules.
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Importancia ecológica y evolutiva de las algas verde-azules.
Objetivos
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Observar bajo el microscopio óptico las diferencias morfológicas en el grupo.
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Observar y diferenciar los niveles de organización y estructuras especializadas del grupo.
Material
Por equipo:
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Muestras colectadas de cuerpos de agua estancada
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Microscopio compuesto
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Pipetas Pasteur
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Goteros con bulbo de goma
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Aceite de inmersión
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Papel seda
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1 Caja de Pétri
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Agujas y pinzas de disección
Proporcionado por el Profesor:
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Lugol
Desarrollo
Debido a que las especies de algas verde azules viven sobre otras algas, o sea son epifitas, o suspendidas en la columna de agua, para observarlas será necesario hacer preparaciones in situ (esto es, montando el objeto en agua y sin requerir técnicas histológicas especiales) de fragmentos de algunas algas verdes, rojas y cafés. Dichos fragmentos pueden ser teñidos con una gota de colorante (el que el profesor indique) antes de poner el cubreobjetos para facilitar la observación de estos microorganismos.
Diferenciar las siguientes estructuras: acineto, heterocisto, hormogonio, filamento, tricoma, vaina, necridio, ramas y pseudoramas.
Resultados
Elaborar esquemas evidenciando las estructuras características de los grupos, así como incorporar el nivel de organización e indicar el objetivo (10X, 40X, 100X) al que fueron hechas las observaciones.
Discusión
Figura 21. Morfología general de las algas verde-azules: a) formas unicelular
Figura 22. Morfología general de las algas verde-azules: a) tricomas y b) tricoma más vaina (Modificada de Humm & Wicks, 1980).
Figura 23. Morfología general de las algas verde-azules: tricomas con heterocitos. (Modificada de Humm & Wicks, 1980 y Novelo, 2011).
Se sugiere discutir sobre la implicación ecológica y evolutiva de los diferentes niveles de organización y estructuras especializadas presentes en algas verde azules. También puede enfocarse la discusión a la diversidad morfológica en el grupo, la diversidad de ambientes en que crecen, su importancia ecológica o económica o el papel que juegan en su ambiente. Otro punto de discusión importante puede enfocarse hacia por qué se presentan en ciertas épocas del año y bajo ciertas condiciones ambientales, florecimientos algales nocivos (sobre todo de especies tóxicas) en cuerpos de agua eutróficos.