La física en el mundo animal: las diatomeas y su "arquitectura"

Las diatomeas son algas unicelulares y coloniales, que se distinguen por la presencia en las células de la cubierta protectora, que consiste en dióxido de silicio. Las diatomeas viven tanto en agua marina como en agua dulce. Según los expertos, tales algas crean aproximadamente una cuarta parte de la materia orgánica en la Tierra.

La forma de las diatomeas es muy diversa. Típicamente, las diatomeas son una cáscara, dentro y fuera de la cual hay una capa relativamente pequeña de materia orgánica. El esqueleto de la estructura celular difiere en las regiones pinnadas y céntricas. El primer grupo tiene simetría bilateral, el segundo - radial. El nombre de las algas proviene de la palabra griega diatomos ("cortada en dos partes"). El hecho es que las conchas de las diatomeas se dividen en dos mitades (más sobre esto a continuación).

Si solo se puede dibujar un eje de simetría a través del caparazón de la carcasa, esta simetría se puede llamar simétrica bilateralmente. El caparazón generalmente consta de dos mitades, con la mitad más grande cubriendo la más pequeña. La cáscara de las diatomeas consiste en una cubierta de sílice. Hay pocos elementos adicionales como hierro, aluminio, magnesio y una serie de sustancias orgánicas. El grosor de la pared de la carcasa depende de la concentración de silicio en el medio y varía significativamente: en formas de paredes delgadas, de centésimas a décimas de micrómetro, y en formas de paredes gruesas de 1-3 micras. Paredes de la cáscarapenetrado por los agujeros más pequeños, proporcionando un metabolismo entre los protoplastos y el medio ambiente. También están equipados con varios elementos conformados que conforman la estructura de la concha y sirven como las principales características taxonómicas en la construcción del sistema de diatomeas. El caparazón y su estructura se distinguen incluso con un pequeño aumento del microscopio.

Sin embargo, no es tan fácil descubrir los detalles de la estructura del caparazón de sílice. Para comprender la forma del caparazón de las diatomeas, se debe tener en cuenta la relación de ejes y planos de simetría.

Se sabe mucho sobre el estilo de vida de la diatomea. Las diatomeas viven bastante bien en una variedad de ecosistemas y biotopos. Las algas viven tanto en los océanos y mares, como en cuerpos salobres y de agua dulce. Están en el suelo, en el aire, se encontraron en el hielo del Ártico y la Antártida. Estas algas están bien adaptadas a una variedad de factores ambientales. Recientemente, al decodificar el genoma completo de la diatomea Phaeodactylum tricornutum, resultó que contiene un número récord de genes para eucariotas obtenidos por transferencia horizontal de bacterias y arqueas. Ahora se cree que alrededor de 300 géneros, que incluyen 20-35 especies, pertenecen a la clase de diatomeas.

Puede ser difícil incluso para los especialistas separar un tipo de diatomea de otro. Para identificar correctamente las diatomeas, los científicos usan el patrón de concha después de quitar el protoplasto. Los expertos dicen que la cáscara de las diatomeas y la naturaleza de la ornamentación son uno de los puntos más importantes en la identificación. La forma del caparazón de las algas es simétrica en las tres dimensiones. La parte superior e inferior del esqueleto de las algas encajan casi a la perfección.


Las diatomeas son muy diferentes, y los científicos aún no han descubierto muchos datos interesantes sobre estas algas. Las imágenes muestran tanto las diatomeas como los adornos que se extienden sobre ellas.

A partir de las diatomeas en la época victoriana, comenzaron a colocarse adornos. Debido al hecho de que las algas en sí son microscópicas, los adornos no son visibles a simple vista, están hechos bajo un microscopio. Y luego, bajo el microscopio, admiran su trabajo. Este trabajo meticuloso se realiza utilizando la aguja más delgada.


Curiosamente, las diatomeas son un componente importante de la nutrición de las ballenas. Entonces, una ballena de tamaño mediano puede comer varios cientos de kilogramos de diatomeas a la vez.

A pesar del hecho de que las diatomeas son muy pequeñas: su tamaño es aproximadamente un cuarto del diámetro de un cabello humano, estas algas tienen un "diseño" perfecto desde el punto de vista del diseñador. Todos los casos de diatomeas son simétricos en tres dimensiones, con la parte superior e inferior de las diatomeas coincidiendo casi perfectamente entre sí.

Las algas dependen tanto del dióxido de silicio que si la concentración de sílice en una región particular es bastante baja, las diatomeas no se dividirán. Una de las fuentes de sílice es Si (OH) ₄entrar en las algas a través de proteínas de transporte de ácido silícico. Desafortunadamente, los científicos aún no pueden descubrir cómo se entrega la sílice a la célula. Los científicos creen que el Si (OH) ₄ y el Na son transportados por las algas en una proporción de 1: 1.

Durante la citocinesis, la membrana celular crea una constricción, pero el complejo de Golgi comienza y comienza a reproducir las llamadas vesículas. Siempre se conservan en células recién formadas.

Curiosamente, hay muchas formas de la cáscara de las diatomeas. Pueden parecerse a discos y cilindros, túbulos y bolas, tambores y mazas. También es original el hecho de la variedad de formas de las válvulas (redondas, ovaladas, lanceoladas, lineales, con forma de guitarra rómbica, con forma de 5 y otras).

La estructura del caparazón de muchos tipos de diatomeas es ideal desde el punto de vista del arquitecto. Algunos edificios fueron construidos siguiendo el ejemplo de la cáscara de estas algas. Un ejemplo de ello es la construcción del Teatro de Berlín. Sus creadores utilizaron la forma de diatomeas en la construcción del pilar del Teatro de Berlín. Curiosamente, las proporciones se tomaron sin muchos cambios y cálculos. El caparazón de las diatomeas es inusualmente fuerte, aunque poroso. Los científicos esperan investigarlo a fondo, para poder repetir el truco con "estructuras de agujeros", donde los agujeros aumentarán la fuerza y ​​la resistencia del caparazón.

Source: https://habr.com/ru/post/es399231/