Edogonio

Oedogonium es un género de algas verdes filamentosas de vida libre. Fue descubierto por primera vez en aguas dulces de Polonia en 1860 por W. Hilse, y más tarde le dio su nombre el científico alemán K. E. Hirn.

La morfología de Oedogonium es única, con un interior y un exterior que funcionan de manera diferente entre sí y cambian a lo largo de su ciclo de vida. Estas algas residen en ecosistemas de agua dulce en ambos hemisferios y son de naturaleza tanto bentónica como planctónica. Forman parches de algas en la superficie del agua y, por lo tanto, interactúan estrechamente con una multitud de otras algas. Estas células filamentosas' Los ciclos de vida incluyen tanto la reproducción sexual como la asexual, dependiendo de la etapa del ciclo de vida.

Aunque es bastante común, Oedogonium es difícil de identificar ya que los marcadores definitivos clave solo están presentes durante la reproducción, que es una etapa de vida poco común en este género. Se ha descubierto que el Oedogonium es importante en la fijación de metales pesados en ecosistemas de agua dulce.

Etimología

Primero llamado Oedogoniaceen (en alemán), el nombre Oedogoniales se deriva del latín oedos (que significa hinchazón o tumor) y gonos (que significa descendencia o semilla). Este nombre describe la morfología que Hirn presenció durante la reproducción sexual y asexual de Oedogonium y que luego describió en su publicación, “Monographie und iconographie der Oedogoniaceen”.

Descubrimiento

Las especies de

Oedogonium fueron reportadas por primera vez a finales del siglo XIX por Hilse (1860), Gołowin (1964), Kirchner (1878), Kozłowski (1895) y Gutwiński (1897). Mrozińska fue el primero en examinar el género en términos de morfología, ecología y distribución y describió más de 400 especies, principalmente del sur de Polonia.

En 1900, Hirn escribió una monografía sobre su hallazgo de un nuevo taxón, al que dio el nombre de Oedogoniaceen. Este artículo fue publicado y traducido 60 años después. Hirn descubrió Oedogonium en una zanja y apareció entre junio y octubre.

En 1991, un artículo de Mrozińska presentó una nueva clasificación taxonómica del género Oedogonium y propuso una división en dos secciones: I. Monospermatozoideae y II. Dispermatozoideae. Estas secciones se basaron en el número diferente de espermatozoides que expresa la célula anteridial (que contiene el órgano sexual masculino). Esta clasificación no es ampliamente aceptada.

Morfología

Exteriores

Las células del género Oedogonium son estrechas y de forma cilíndrica. El cuerpo de las algas está formado por filamentos multicelulares verdes, no ramificados, dispuestos de un extremo a otro. Cada célula del cuerpo de algas filamentosas (llamada talo) tiene una forma similar, excepto la célula apical (la más superior) y la célula de retención (la más inferior). La célula apical es más ancha y redondeada en su punta en relación con las otras células del talo. La celda de retención produce crecimientos alargados en ambos lados no unidos que ayudan a unir firmemente el filamento a un sustrato. El sujetador es también la única célula incolora del filamento.

Todas las demás células del filamento existen como estructuras verdes de naturaleza muy similar, y solo algunas células tienen tapas. El número de mayúsculas por celda ilustra el número de veces que se ha dividido esa celda. Cada célula del filamento tiene una pared celular que consta de tres capas: la más interna está hecha de celulosa, la mitad de pectosa y la más externa está hecha de quitina, las cuales proporcionan rigidez y protección. La mayoría de las células están unidas al sustrato mediante un sujetador y son células vegetativas, aunque algunas flotan libremente.

Las especies de Oedogonium se dividen en dos grupos principales según la distribución de los órganos sexuales: especies macrandosas y nanándras. Las especies macrandous tienen un órgano sexual masculino (los anteridios) y un órgano sexual femenino (las oogonias) producidos en filamentos de tamaño normal. Este grupo se subdivide en macrando monoico y macrando dioico. En las especies monoicas macrandas, los anteridios y los oogonias siempre se encuentran en el mismo filamento. En las especies dioicas macrandas, los anteridios y los oogonias se producen en filamentos diferentes. Aunque los filamentos que contienen anteridios y oogonias son morfológicamente similares, difieren fisiológicamente. En especies nanándras, los filamentos que producen anteridios y oogonias muestran distinción morfológica. Los anteridios, que son mucho más pequeños que las oogonias, se denominan machos enanos. Las especies Nannandrous son siempre dioicas, es decir, los anteridios y los oogonias siempre se producen en filamentos diferentes. Es probable que pequeños filamentos masculinos estén unidos a un filamento femenino, cerca de un oogonio.

Interior

El protoplasma de Oedogonium está contenido por una membrana plasmática y consta de un único núcleo, cloroplastos reticulados, citoplasma y una vacuola central. La savia celular (contenida por la vacuola central) está formada por compuestos inorgánicos, excreciones y secreciones. Entre la pared celular más interna y la vacuola central hay una capa delgada conocida como protoplasto. El núcleo único es grande, de forma ovalada y se encuentra en el centro de la célula, generalmente tocando la membrana y en el interior del cloroplasto. Este núcleo grande contiene 1-2 nucléolos y cromosomas alargados. El cloroplasto parietal reticulado se extiende por todo el interior de la célula, envolviendo al protoplasto. El hecho de que estas hebras en red sean estrechas o anchas varía entre especies, pero en la mayoría de las especies estas retículas son paralelas al eje longitudinal de la célula. En las uniones de las hebras hay pirenoides, cubiertos de placas de almidón. Las células de Oedogonium también contienen cuerpos de Golgi, mitocondrias y retículo endoplásmico.

Hábitat y ecología

Oedogonium reside en ecosistemas de agua dulce y prefiere aguas estancadas, como pequeños estanques, piscinas, zanjas al borde de carreteras, marismas, lagos y embalses. Crece en un amplio rango de pH (7,3-9,6) y muestra una amplia tolerancia a la variación en el tipo y cantidad de nutrientes en el agua. Las células están fijadas al sustrato en el fondo del sistema de agua o flotan libremente en su interior. Cuando flotan libremente, forman parches de polialgas (esteras) en la superficie del agua para establecer un hábitat relativamente estático, creado al entrelazar múltiples filamentos de algas diferentes suspendidos en una matriz gelatinosa. Esta matriz es el resultado de las secreciones de los talos que flotan libremente.

Los filamentos de

Oedogonium suelen aparecer durante los meses más cálidos, a finales de junio (hemisferio norte), y durante julio y agosto prevalecen en los mantos de polialgas. Las esteras formadas por Oedogonium son multiespecies, asociadas con Spirogyra, Rhizoclonium y Cladophora. Juntas, estas especies utilizan células de sujeción para sujetarse unas a otras con el fin de realizar la fotosíntesis, formando una floración de algas.

Ciclo de vida

Reproducción asexual

Oedogonium puede reproducirse asexualmente mediante fragmentación de sus filamentos, germinación de aplanosporas y acinetos, y mediante zoosporas. En la fragmentación, el filamento se divide y cada fragmento se reproduce para formar un talo en pleno funcionamiento. La división puede ocurrir más de una vez en la misma posición del filamento. La división de la fragmentación puede ser intencional o no; puede ocurrir debido a daños naturales causados por el medio ambiente o los depredadores.

La reproducción asexual a través de zoosporas también es muy común y ocurre en células vegetativas (bentónicas). Las células vegetativas producen zoosporangios (el recinto en el que se forman las esporas) que dan origen a las zoosporas. Cada zoospora tiene una pequeña región anterior hialina y en la base de esta región hay un anillo de flagelos (~150). Una vez que la zoospora emerge del zoosporangio, todavía está envuelta por una frágil vesícula, de la que pronto se libera. Después de la dispersión, la zoospora experimenta un breve período de motilidad en el que busca un sustrato. Cuando se adhiere a un sustrato, el anillo de flagelos se pierde y la zoospora comienza a dividirse para formar un nuevo filamento.

La germinación de aplanosporas y acinetes es poco común pero posible. Una aplanospora no es móvil y se forma dentro de una célula vegetativa, cuya pared es distinta de la de la célula madre. En determinadas condiciones desfavorables, las aplanosporas secretarán gruesas paredes a su alrededor y almacenarán abundantes reservas de alimento. Una espora de acineto es grande, inmóvil y de paredes gruesas, cuya pared está fusionada a la de la célula madre. Las paredes celulares gruesas de los Akinetes están enriquecidas con materiales alimenticios. Tanto las aplanosporas como las acinetas son capaces de soportar condiciones habituales desfavorables (frío, meses de invierno o aguas pobres en nutrientes) y permanecer latentes en estas condiciones. Con la aparición de condiciones favorables (como los cálidos meses de invierno), pueden germinar para formar un nuevo individuo.

Reproducción sexual

La reproducción sexual en Oedogonium es oógama; y puede ser monoico o dioico. Las especies pueden ser macrandrous (que carecen de machos enanos) o nanandrous (que poseen machos enanos). Los machos enanos son filamentos pequeños y cortos que producen anteridio adheridos cerca de la oogonia (órgano sexual femenino). Estos machos enanos se derivan de la división celular repetida de androsporas multiflageladas. Cuando una célula madre oogonial se divide, forma un oogonio hinchado unido por una célula de soporte. Las células oogoniales pueden existir en serie a lo largo del filamento, por lo que la división también puede ocurrir en serie; lo que da como resultado que cada oogonio contenga un solo huevo. La producción de un óvulo provoca la inflamación de la pared celular.

Los anteridios son cortos y tienen forma de disco y contienen de 1 a 2 espermatozoides multiflagelados. Los gametos masculinos móviles saldrán de los anteridios y serán atraídos quimiotácticamente por las oogonias. Un solo espermatozoide pasará a través de una abertura de poro en la pared celular del oogonio, permitiendo que se produzca la fertilización. Los cigotos (oosporas) son inicialmente verdes, pero gradualmente se vuelven de color rojo anaranjado y desarrollan una pared celular gruesa de múltiples capas con adornos superficiales específicos de cada especie. La meiosis ocurre en el cigoto antes de la germinación, produciendo cuatro células multiflageladas después de la germinación. Una vez liberada del oogonio, cada célula hija sólo es móvil durante un corto período de tiempo. Las cuatro células pueden eventualmente adherirse a un sustrato y luego dividirse repetidamente para formar un nuevo filamento de Oedogonium.

El ciclo de vida de Oedogonium es haplóntico. El óvulo de la oogonia y el espermatozoide de los anteridios se fusionan y forman un cigoto que es diploide (2n). Luego, el cigoto sufre meiosis y se reproduce asexualmente para formar el alga verde filamentosa que es haploide (1n).

Genoma

El tamaño y la organización del genoma de Oedogonium siguen sin estudiarse en gran medida dentro de su filo.

Oedogonium contiene cloroplastos con una arquitectura genómica distintiva. Este genoma tiene 196.547 pb de longitud y es el más compacto entre las clorofitas fotosintéticas. Tiene una estructura cuatripartita no conforme, con 17 intrones del grupo I y 4 del grupo II, lo que lo hace rico en intrones. Tiene cuatro marcos de lectura abiertos (ORF) largos, que contienen 99 genes conservados diferentes. Dos de estos ORF muestran grandes similitudes con genes que normalmente no se encuentran en el cpDNA (ADN de cloroplasto). Estas firmas moleculares son evidencia de la teoría de que Oedogonium es el linaje divergente más antiguo del clado OCC.

Relevancia práctica

Estudios realizados desde 2007 en adelante han revelado que las células de Oedogonium tienen una capacidad máxima de absorción de metales pesados (qe). Se ha descubierto que el principal mecanismo de la interacción de absorción de plomo son las interacciones iónicas y la formación de complejos entre cationes metálicos y ligandos contenidos en la estructura de los filamentos de Oedogonium. La biosorción de iones de metales pesados por los Oedogoniales se produce en dos etapas; una absorción inicial rápida debido a la adsorción superficial en los tres componentes principales de la pared celular, seguida de una absorción lenta posterior debido al transporte de iones metálicos por la membrana al citoplasma de las células. Las tres superficies celulares de una célula filamentosa de Oedogonium están formadas por polisacáridos, proteínas y lípidos que proporcionan varios grupos funcionales capaces de unirse a iones de metales pesados.

Debido a su posición en la superficie de una masa de agua, la proliferación de algas puede bloquear la luz solar de otros organismos y agotar los niveles de oxígeno en el agua durante los meses pico del verano. Cada alga incluida en la floración tiene una vida corta y esto da como resultado una alta concentración de materia orgánica muerta. El proceso de descomposición consume oxígeno disuelto en el agua, lo que genera condiciones hipóxicas. Sin suficiente oxígeno disuelto en el agua, los animales y las plantas pueden morir en grandes cantidades. Cuando las floraciones están activas, la eliminación de estas células tiene un efecto positivo en su ecosistema y pueden secarse y usarse para absorber eficazmente metales pesados dañinos de otros sistemas de agua dulce, como los desechos industriales. El Oedogonium también puede obstruir significativamente los canales de riego cuando su crecimiento en superficies de hormigón se vuelve excesivo debido a los altos niveles de filamentos bentónicos. La eliminación del Oedogonium de los canales de riego obstruidos también puede resultar rentable, ya que pueden volver a secarse y utilizarse para absorber metales pesados.

Lista de especies

Esta es una lista de todas las especies de Oedogonium aceptadas:

Un

B

C

D

E

F

G

H

Yo

J

R

L

M

N

O

P

P

R

S

T

U

V

G

Y

Z