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Picoeucariota

Picoplancton fotosintético frente a las Islas Marquesas observado mediante microscopía de epifluorescencia (luz de excitación azul). Los puntos fluorescentes naranjas correspond...

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Picoplancton fotosintético frente a las Islas Marquesas observado mediante microscopía de epifluorescencia (luz de excitación azul). Los puntos fluorescentes naranjas corresponden a la cianobacteria Synechococcus , y los puntos fluorescentes rojos a picoeucariotas.

Los picoeucariotas son organismos eucariotas picoplanctónicos de 3,0 μm o menos de tamaño. Se distribuyen por todos los ecosistemas marinos y de agua dulce del mundo y constituyen una contribución significativa a las comunidades autótrofas . Aunque el prefijo pico- del SI podría implicar un organismo de tamaño inferior al atómico , es probable que el término se utilizara para evitar confusiones con las clasificaciones de tamaño existentes del plancton . 

Características

Estructura celular

Los picoeucariotas pueden ser autótrofos o heterótrofos , y generalmente contienen un número mínimo de orgánulos . Por ejemplo, Ostreococcus tauri , un picoeucariota autótrofo perteneciente a la clase Mamiellophyceae , contiene solo el núcleo , una mitocondria y un cloroplasto , densamente empaquetados dentro de una membrana celular . Los miembros de una clase heterótrofa, los Bicosoecida , contienen de manera similar solo dos mitocondrias, una vacuola alimenticia y un núcleo. [ 1 ]

Distribuciones

Estos organismos se encuentran en toda la columna de agua. Los picoeucariotas autótrofos se restringen a los primeros 100–200 m (la capa que recibe luz) y a menudo se caracterizan por un máximo celular pronunciado cerca de la Capa Máxima Profunda de Clorofila (DCML) [ 2 ] y disminuyen significativamente por debajo. [ 3 ] Los grupos heterótrofos se encuentran a mayores profundidades y, por ejemplo, en el Océano Pacífico , se han encontrado en las proximidades de fuentes hidrotermales a profundidades de hasta 2000–2550 m. Algunos linajes heterótrofos se encuentran, no estratificados, en todas las profundidades desde la superficie hasta los 3000 m. [ 1 ] Muestran una alta diversidad filogenética [ 4 ] [ 5 ] y una alta variabilidad en las concentraciones celulares globales, que van desde 10⁷ a 10⁵ litros⁻¹ . [ 3 ]

Diversidad

Los picoeucariotas autótrofos que se encuentran comúnmente en la naturaleza son miembros de grupos como las Prasinophyceae [ 6 ] (un tipo de alga verde ) y las Haptophyceae . [ 4 ] [ 7 ] A pesar de su pequeño tamaño, se ha descubierto que estos organismos contribuyen con >10% de la productividad primaria neta acuática global total . [ 8 ] Aunque mucho menos abundantes que el picoplancton fotosintético cianobacteriano , se ha demostrado que son tan importantes en términos de biomasa y producción primaria como las picocianobacterias . [ 9 ] En ambientes más oligotróficos, como la Estación ALOHA , los investigadores creen que aproximadamente el 80% de la biomasa de clorofila α se debe a células en el rango de tamaño pico . [ 2 ] y ahora se sabe que los picoeucariotas constituyen una gran fracción de la biomasa y la productividad en esta fracción de tamaño en ambientes de océano abierto [ 7 ] e incluso en el carbono exportado en el Flor del Atlántico Norte. [ 10 ] El análisis de secuencias de ADNr indica que los picoeucariotas oceánicos heterótrofos pertenecen a linajes como Alveolata , estramenópilos , coanoflagelados y Acantharea . [ 5 ] En estos linajes, muchos grupos aún no tienen representantes cultivados. Los experimentos de pastoreo han demostrado que los nuevos picoeucariotas estramenópilos son bacteriófagos. [ 4 ]

Ecología

Dado que el tamaño de estos organismos determina cómo interactúan con su entorno, no es sorprendente que no se conozca que formen agregados orgánicos que se hundan significativamente. [ 11 ] Su contribución al ciclo del carbono es difícil de evaluar porque son difíciles de separar mediante técnicas como la filtración. [ 12 ] Experimentos recientes de hibridación fluorescente in situ (FISH) han demostrado que los picoeucariotas son bastante abundantes en las profundidades marinas . [ 1 ] El aumento de la resolución con el desarrollo de mejores técnicas FISH indica que el estudio y la detección deberían ser más fáciles. [ 13 ] Además, la qPCR ha sido un enfoque valioso para delimitar y cuantificar las diferentes especies, por ejemplo, Bathycoccus oceánico y costero [ 14 ] y especies de Ostreococcus . [ 15 ] La investigación también ha demostrado que los picoeucariotas tienen una fuerte correlación con las concentraciones de clorofila tanto en reservorios mesoautotróficos como en reservorios hipereutróficos. [ 16 ] Además, los experimentos de enriquecimiento de nitrógeno sugieren que los picoeucariotas tienen una ventaja sobre las células más grandes en lo que respecta a la adquisición de nutrientes debido a su gran superficie por unidad de volumen. Han demostrado mayor eficacia en la captación de fotones y nutrientes de entornos con pocos recursos. [ 8 ]

Características biológicas

Los picoeucariotas fotosintéticos, al igual que otras especies planctónicas en la zona fótica del océano, están expuestos a variaciones de luz durante el ciclo diario y debido al desplazamiento vertical en la capa mixta de la columna de agua. Poseen reacciones biológicas especializadas que les ayudan a lidiar con densidades excesivas de luz, como el ciclo de las xantofilas . [ 17 ] Sin embargo, también existen muchos tipos de picoeucariotas no fotosintéticos que se extienden hasta las profundidades oceánicas y carecen de estas vías bioquímicas. [ 18 ]

Véase también

Notas

  1. 1 2 3 Moreira, D.; P. Lopez-Garcia (2002). "La ecología molecular de los eucariotas microbianos revela un mundo oculto". Trends in Microbiology . 10 (1): 31– 38. doi : 10.1016/S0966-842X(01)02257-0 . PMID 11755083 . 
  2. 1 2 Campbell, Lisa y Daniel Vaulot. Estructura de la comunidad de picoplancton fotosintético en el océano Pacífico Norte subtropical cerca de Hawái (estación ALOHA). Archivado el 20 de mayo de 2011 en Wayback Machine Deep-Sea Research Part I, Vol. 40, No. 10, pp. 2043-2060 (1993). Consultado el 30 de abril de 2008.
  3. 1 2 Hall, JA y WF Vincent. Estructura vertical y horizontal en las comunidades de picoplancton de un sistema de afloramiento costero. Marine Biology 106, 465-471 (1990). Consultado el 30 de abril de 2008.
  4. 1 2 3 Massana, R. et al. Descubriendo los organismos detrás de nuevas secuencias de ADN ribosómico eucariota del océano. Microbiología Aplicada y Ambiental, 4554-4558 (2002). Consultado el 30 de abril de 2008.
  5. 1 2 Moon-van der Staay, S. et al. Las secuencias de ADNr 18S oceánico del picoplancton revelan una diversidad eucariota insospechada. Nature 409, 607-610 (2001). Consultado el 30 de abril de 2008.
  6. ↑ Worden AZ (2006). "Diversidad de picoeucariotas en aguas costeras del Océano Pacífico" . Ecología microbiana acuática . 43 (2): 165– 175. doi : 10.3354/ame043165 .
  7. 1 2 Cuvelier ML, et al. (2010). "Metagenómica dirigida y ecología del fitoplancton eucariota no cultivado de importancia mundial" . Proc Natl Acad Sci USA . 107 (33): 14679– 84. Bibcode : 2010PNAS..10714679C . doi : 10.1073/pnas.1001665107 . PMC 2930470. PMID 20668244 .   
  8. 1 2 Fouilland, E. et al. Productividad y crecimiento de una población natural del eucariota de vida libre más pequeño bajo deficiencia y suficiencia de nitrógeno. Microbial Ecology 48, 103–110(2004). Consultado el 30 de abril de 2008.
  9. ↑ Worden AZ, Nolan JK, Palenik B (2004). "Evaluación de la dinámica y la ecología del picofitoplancton marino: la importancia del componente eucariota" . Limnología y Oceanografía . 49 (1): 168– 179. Bibcode : 2004LimOc..49..168W . CiteSeerX 10.1.1.527.5206 . doi : 10.4319/lo.2004.49.1.0168 . S2CID 86571162 .  
  10. ↑ Omand, MM; d'Asaro, EA; Lee, CM; Perry, MJ; Briggs, N.; Cetini, I.; Mahadevan, A. (2015). "La subducción impulsada por remolinos exporta carbono orgánico particulado de la floración primaveral" . Science . 348 (6231): 222– 225. Bibcode : 2015Sci...348..222O . doi : 10.1126/science.1260062 . PMID 25814062 . 
  11. ↑ Waite, Anya M.; Safi, Karl A.; Hall, Julie A.; Nodder, Scott D. (2000). "Sedimentación masiva de picoplancton incrustado en agregados orgánicos" . Limnología y Oceanografía . 45 (1): 87– 97. Bibcode : 2000LimOc..45...87W . doi : 10.4319/lo.2000.45.1.0087 . JSTOR 2670791 . 
  12. ↑ Worden, AZ et al. (2004). Evaluación de la dinámica y ecología del picofitoplancton marino: La importancia del componente eucariota. Limnología y Oceanografía 49 : 168-79.
  13. ↑ Biegala, IC et al. Evaluación cuantitativa de picoeucariotas en el medio ambiente natural mediante sondas de oligonucleótidos específicas de taxones en combinación con hibridación in situ por fluorescencia con amplificación de señal de tiramida y citometría de flujo. Microbiología Aplicada y Ambiental, 5519-5529 (2003). Consultado el 30 de abril de 2008.
  14. ↑ Limardo, Alexander J.; Sudek, Sebastian; Choi, Chang Jae; Poirier, Camille; Rii, Yoshimi M.; Blum, Marguerite; Roth, Robyn; Goodenough, Ursula; Church, Matthew J.; Worden, Alexandra Z. (2017). "La biogeografía cuantitativa de picoprasinofitas establece distribuciones de ecotipos y contribuciones significativas al fitoplancton marino" . Environmental Microbiology . 19 (8): 3219– 3234. Bibcode : 2017EnvMi..19.3219L . doi : 10.1111/1462-2920.13812 . PMID 28585420 . 
  15. ↑ Demir-Hilton, Elif; Sudek, Sebastian; Cuvelier, Marie L.; Gentemann, Chelle L.; Zehr, Jonathan P.; Worden, Alexandra Z. (2011). "Patrones de distribución global de distintos clados del picoeucariota fotosintético Ostreococcus" . The ISME Journal . 5 (7): 1095– 1107. Bibcode : 2011ISMEJ...5.1095D . doi : 10.1038 / ismej.2010.209 . PMC 3146286. PMID 21289652 .  
  16. ↑ Wang, Baoli et al. La distribución del picoplancton otoñal en relación con los factores ambientales en los embalses a lo largo del río Wujiang en la provincia de Guizhou, suroeste de China. Hydrobiologia 598:35–45 (2008). Consultado el 30 de abril de 2008.
  17. ↑ Dimier, Celine. et al. Propiedades fotofisiológicas del picoeucariota marino Picochlorum RCC 237 (Trebouxiophyceae, Chlorophyta). J. Phycol. 43, 275–283 (2007). Consultado el 30 de abril de 2008.
  18. ↑ Not, Fabrice; Gausling, Rudolf; Azam, Farooq; Heidelberg, John F.; Worden, Alexandra Z. (2007). "Distribución vertical de la diversidad picoeucariota en el Mar de los Sargazos". Microbiología Ambiental . 9 (5): 1233– 1252. Bibcode : 2007EnvMi...9.1233N . doi : 10.1111/j.1462-2920.2007.01247.x . PMID 17472637 . 
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