Diatomácea
Bacillariophyta, ou diatomáceas, é a designação dada em biologia e taxonomia a um numeroso e biodiverso agrupamento taxonómico de algas unicelulares que na sua presente circunscrição taxonómica contém mais de 20 000 espécies extantes. O grupo caracteriza-se pela presença de um tipo específico de parede celular, designado por frústula, composta por sílica opalina. Constitui um dos tipos mais comuns de fitoplâncton, assumindo na maioria dos ambientes marinhos e lacustres função dominante entre os produtores que formam a base da cadeia alimentar, gerando 20 - 50 % do oxigénio molecular libertado na atmosfera terrestre em cada ano.
O termo «diatomácea» deriva do grego clássico diá-tom-os 'cortado a meio', de diá, 'através' ou 'dividido'; e da raiz de tém-n-ō, 'cortar'), uma referência à presença em muitas das espécies de uma rafe que, quando observada ao microscópio óptico, aparenta ser uma comissura que divide a célula em duas metades. Este grupo taxonómico, com filogenia complexa e grande biodiversidade, constitui um dos maiores agrupamentos de algas, especificamente microalgas, presente nos oceanos, lagos, rios e solos de todo o mundo. Por serem tradicionalmente incluídos entre as algas, o estudo destes organismos é considerado parte da ficologia. Em cada momento as diatomáceas vivas constituem uma porção significativa da biomassa da Terra: geram entre 20 a 50 por cento do oxigénio molecular produzido no planeta em cada ano, removendo mais de 6,7 mil milhões de toneladas de silício em cada ano das águas onde vivem, sendo responsáveis pela libertação de cerca de 70% da totalidade do presente nível oxigénio atmosférico da Terra e contribuindo com cerca de metade do material orgânico presente nos oceanos. A sua abundância é tal que as frústulas (conchas) de diatomáceas mortas, apesar de microscópicas, formam depósitos no fundo dos oceanos que nalgumas regiões têm mais de 800 m de espessura. A partir de depósitos fósseis, a bacia do Amazonas é fertilizada anualmente com cerca de 27 milhões de toneladas de poeiras de conchas de diatomáceas transportadas através do Atlântico pelos ventos a partir do Sahara, boa parte com origem na Depressão de Bodélé, uma região que em tempos foi um vasto sistema de lagos de água doce ricos em diatomáceas.
Morfologia
O grupo apresenta enorme biodiversidade, com centenas de milhar de espécies e formas extantes, para além daquelas que apenas são conhecidas do registo fóssil. As suas paredes celulares de sílica, as frústulas, apresentam grande diversidade de formas, muitas delas extraordinariamente intrincadas e ornamentadas, que tornam as diatomáceas um dos grupos de seres vivos microscópicos que mais atenção tem despertado. Esta biodiversidade traduz-se em mais de 250 géneros, não contando os extintos, conhecendo-se mais de 20 00 espécies de diatomáceas, com alguns autores a estimarem que o número total seja superior a 100 000 espécies. As diatomáceas pertencem a um grande grupo de protistas designado por Stramenopiles (ou Heterokontophyta no anterior sistema de classificação), que inclui conjuntamente espécies autotróficas (como as Phaeophyceae, as algas-castanhas) e heterotróficas (como os fungos aquáticos do grupo Oomycetes, os oomicetes). As diatomáceas são na sua vasta maioria autotróficas, mas algumas espécies são, por adaptação secundária, heterotróficas ou mixotróficas.
Composição da parede celular
Apesar de ser geralmente microscópicas, algumas espécies de diatomáceas podem alcançar os 200 μm de comprimento. As células das diatomáceas estão contidas dentro de uma única parede celular de silicato (frústula) composta por duas tecas (ou valvas) separadas. A parede celular das diatomáceas, que forma a frústula, é composta, em peso, por cerca de 95% de sílica biogénica e 5% de compostos orgânicos. A sílica biogénica da parede celular é sintetizada intracelularmente por polimerização de monómeros de ácido silícico. Este material é secretado para o exterior da célula produzindo, em conjugação com os cerca de 5% em peso de material proteico e glúcidos, a estrutura da parede celular.
Excreção de mucilagem
Devido a ausência de flagelos, as diatomáceas apresentam uma motilidade que é produzida pela excreção de mucilagem, produzida no citoplasma e libertada através das ornamentações corporais. Entre as Pennales, devido à existência de uma rafe (fenda longitudinal, de onde também é libertada mucilagem), a movimentação ocorre por adesão do substrato, causada pela mucilagem. Entre as Centrales, o deslizamento é proporcionado por canais de sílica, designados por pórtulas, que secretam mucilagem através de uma abertura que se estende do citoplasma até a face externa da teca.
Reprodução
As diatomáceas alternam entre a reprodução assexual por divisão celular, a mais frequente, e a reprodução sexual. No primeiro caso o mecanismo de divisão celular é a mitose, enquanto no segundo, como as células vegetativas são diploides, a produção de gâmetas ocorre por meiose. Na reprodução assexual, isto é na multiplicação celular vegetativa mitótica, de longe a forma de multiplicação mais frequente neste grupo de organismos, as duas tecas da frústula separam-se, a célula divide-se, e cada uma das tecas que a constituíam assume a função de epiteca (teca ou valva maior), reconstituindo uma hipoteca (teca ou valva menor). Em consequência deste mecanismo, na reprodução por divisão celular, cada célula filha recebe uma das tecas da frústula da célula mãe, a qual passa a constituir a teca maior (ou epiteca) do novo organismo, produzindo uma nova teca menor (ou hipoteca).
A enorme biodiversidade do grupo e o cosmopolitismo da sua distribuição, aliada à enorme biomassa que agregadamente representa e à sua capacidade fotossintética, fazem das diatomáceas um dos agrupamentos biológicos mais importantes a nível planetário, constituindo parte substancial da base das cadeias tróficas das regiões oceânicas.
Distribuição
As diatomáceas constituem um agrupamento biológico com distribuição cosmopolita, com presença comum nos mais diversos habitats aquáticos ou com elevada disponibilidade de humidade de todas as regiões do planeta. Embora a vasta maioria das espécies ocorra na camada eufótica dos mares de águas frias, o grupo está presente em todos os oceanos, nas massas de água doce, na superfície do solo e numa grande variedade de superfícies húmidas (como a face de rochedos, os troncos de árvores e mesmo a superfície das folhas das plantas) em locais com humidade atmosférica elevada. Apesar dessa diversidade de habitats, a maioria das espécies são organismos marinhos pelágicos de vida livre, presentes na camada eufótica das águas oceânicas. Contudo as diatomáceas são também de ocorrência frequente entre as espécies fitobênticas, ocupando a superfície da interface entre o substrato sedimentar e a água nos fundos marinhos e lacustres pouco profundos e bem iluminados (já que estes organismos necessitam da luz solar para viver). Algumas espécies produzem uma mucilagem adesiva e vivem presas à superfície de organismos marinhos, como macroalgas, moluscos, crustáceos, tartarugas e baleias.
Ecologia
As diatomáceas são microorganismos fotossintetizadores que formam parte do fitoplâncton. Como colonizadores, as diatomáceas distinguem-se por estarem presentes em qualquer corpo de água, seja marinho, dulceaquícola ou mesmo sobre superfícies húmidas em ambientes terrestres. Algumas espécies podem ser consideradas entre os extremófilos, ocorrendo em ambientes onde existem condições extremas de temperatura ou de salinidade. Também ocorrem em formas que depende da interacção com outros organismos, como é o caso do epifitismo das diatomáceas sobre as cianofíceas. Em muitos casos formam uma das componentes mais importantes do perifíton (ou periphyton).
As diatomáceas surgiram provavelmente no início do Triássico como resposta à disponibilização de diversos nichos ecológicos após a grande Extinção Permo-Triássica. Os primeiros fósseis de diatomáceas, que correspondem às primeiras formas silicificadas, surgem em depósitos do Jurássico e com grande diversificação ao longo do registo fóssil posterior. No Cretácico a flora de diatomáceas era muito abundante e há exemplos de formações rochosas, com destaque para as constituídas por diatomitos, compostas quase inteiramente por frústulas de diatomáceas. Nos campos de petróleo de Santa Maria da Califórnia existe um depósito de diatomito com cerca de 900 m de espessura e próximo a Lompoc, Califórnia, mais de 270 000 t de diatomito são retiradas anualmente para o uso industrial.
Diatomitos e terras diatomáceas
As frústulas de sílica das diatomáceas que se ao ao longo de milhões de anos nos sedimentos oceânicos, formando uma substância fina e porosa conhecida por diatomito. Os «diatomitos» e «terras diatomáceas» são materiais constituídos pelas frústulas fossilizadas de diatomáceas, tendo importantes e diversificados usos económicos. Produtos deles derivados são usados em sectores económicos muito diversos, indo desde a utilização como elemento melhorador da fertilidade dos solos até à produção de tijolos e materiais de isolamento térmico, à produção de abrasivos na fabricação de produtos para polimento, a produção de filtros, e o fabrico de cosméticos, de pesticidas e de explosivos.
Produção de óleos
Os diatomáceas pertencem ao grupo das microalgas oleaginosas, dado que apresentam fracções lipídicas de até 25% em peso em condições normais, ou até 45% e condições de pressão ambiental (stress ambiental)). Como são organismos cultiváveis em fotobiorreactor (FBR), o seu uso como fonte de lípidos para uso na produção de óleos diversos é cada vez mais atractiva. A produção de biodiesel a partir de diatomáceas ocorre através da trans-esterificação dos óleos contidos nas microalgas. A produção de biodiesel baseia-se na produção e captura de biomassa das diatomáceas, que é desidratada e submetida a ultra-sons para libertar os seus componentes. Posteriormente, os lipídos são separados dos carbo-hidratos e das proteínas. O óleo obtido é submetido a trans-esterificação alcalina, ácida ou enzimática para produzir glicerol e biodiesel.
Outros usos
As comunidades de diatomáceas podem ser utilizadas para a determinação das condições ambientais, tanto presentes como do passado, tendo uso nos estudos das mudanças climáticas. Também são utilizadas como indicador biológico para determinar a qualidade da água. A demonstração da presença de diatomáceas dentro das cavidades cardíacas ou na medula óssea de cadáveres é utilizada em medicina forense como forte indício de morte por submersão (afogamento). Em limnologia e em outros estudos dos ecossistemas aquáticos, o estudo das diatomáceas permite fazer um rastreio da evolução das condições da massa de água e dos seus limites passados. Um exemplo desses estudos é a reconstrução paleolimnológica da Laguna Boquete, no norte do Panamá.
Os diatomáceas são classificados como eucariotas, organismos com núcleo celular envolto por uma membrana nuclear, característica que os separa dos procariontes (archaea e bactérias). A classificação destes organismos mantém-se pouco estável, já que muitos dos agrupamentos tradicionais se revelaram parafiléticos. Uma classificação muito comum, mas que não satisfaz os requisitos da moderna cladística, divide o plâncton em oito tipos com base no tamanho: nesse esquema, as diatomáceas são classificadas como microalgas. As diatomáceas, Diatomeae (Dumortier, 1821) ou Bacillariophyceae (Haeckel, 1878), são classificadas segundo a distribuição dos poros e ornamentação. Se as frústulas apresentam simetria radial ou trímera são designadas por diatomáceas centradas, enquanto que as que apresentam simetria bilateral e forma alongada são denominadas diatomáceas penadas. O primeiro tipo é parafilético em relação ao segundo. Algumas diatomáceas penadas apresentam uma fissura ao longo do eixo longitudinal, denominada rafe, que está implicada no processo de locomoção. O grupo das Bolidophyceae, recentemente descoberto, é considerado por alguns taxonomistas como uma classe separada. A classificação mais recente considera quatro grupos de diatomáceas:
As primeiras ilustrações de diatomáceas estão presentes em um artigo de 1703 no Transactions of the Royal Society, mostrando desenhos inconfundíveis de Tabellaria. Embora a publicação tenha sido escrita por um cavalheiro inglês não identificado, há evidências recentes de que ele era Charles King de Staffordshire. Apenas 80 anos depois encontramos a primeira diatomácea formalmente identificada, a colonial Bacillaria paxillifera, descoberta e descrita em 1783 pelo naturalista dinamarquês Otto Friedrich Müller. Assim como muitos outros depois dele, erroneamente pensou-se que fosse um animal devido à sua capacidade de se mover. Mesmo Charles Darwin viu restos de diatomáceas em pó enquanto estava nas Ilhas de Cabo Verde, embora não estivesse certo do que eram. Foi apenas mais tarde que foram identificadas para ele como poligástricos silicosos. As infusórias que Darwin mais tarde notou na pintura facial dos Fueguinos, habitantes nativos da Terra do Fogo, no extremo sul da América do Sul, foram posteriormente identificadas da mesma forma. Durante sua vida, os poligástricos silicosos foram esclarecidos como pertencentes à Diatomaceae, e Darwin teve dificuldades para entender os motivos por trás de sua beleza. Ele trocou opiniões com o renomado criptogamista G. H. K. Thwaites sobre o tema. Na quarta edição de Sobre a Origem das Espécies, ele afirmou que "Poucos objetos são mais belos do que os minúsculos estojos silicosos das diatomáceas: foram estes criados para serem examinados e admirados sob os poderes elevados do microscópio"? e argumentou que suas morfologias requintadas devem ter fundamentos funcionais em vez de terem sido criadas puramente para que os humanos admirassem.
