Polarella

Las células de Polarella fueron descritas por Montresor et al. (1999). Las células vegetativas varían de 10 a 15 μm de longitud y de 6 a 9 μm de ancho. Estas células tienen forma alargada y están ligeramente aplanadas dorsoventralmente, con la epiteca redondeada y la hipoteca similar a un cono abreviado. La superficie externa de la célula es lisa y está cubierta por finas placas tecales poligonales compuestas de celulosa. Una vez retirada la membrana externa que rodea la célula, se hacen visibles las suturas entre las placas tecales. Las placas tecales se disponen en nueve filas latitudinales, con tres series latitudinales en la epiteca, dos series en el cíngulo y cuatro series en la hipoteca. Existe variabilidad en la forma y el número de placas en todas las regiones de la célula. El cíngulo es profundo y envuelve la región media de la célula, y el surco es una indentación menos profunda, presente únicamente en la hipoteca. El flagelo transversal envuelve la célula a lo largo del cíngulo, y el flagelo longitudinal se extiende a lo largo del surco y queda detrás de la célula. El punto donde se unen ambos flagelos, en la intersección del cíngulo y el surco, está cubierto por un saliente del lado derecho de la epiteca.

Aunque en el estudio de Montresor et al. (1999) no quedó claro si P. glacialis posee un único cloroplasto complejo con múltiples lóbulos y un pirenoide complejo, o si presenta múltiples cloroplastos que convergen en pirenoides en el centro de la célula, se observó que la ultraestructura general del cloroplasto es similar a la de otros dinoflagelados. El cloroplasto presenta tres membranas en su superficie y tilacoides apilados de dos en dos o de tres en orientación longitudinal. Dentro de la hipoteca, se encuentran varios pirenoides de forma compleja con tallos, y no se observan gránulos de almidón almacenados fuera del pirenoide. Un aspecto interesante presente en el citoplasma, en el borde ventral de la célula, es el cuerpo refractivo, una estructura compuesta por cuatro o cinco vesículas que contienen cristales y que se encuentran muy juntas. Además, se observan varias vesículas distribuidas por todo el citoplasma, cuya función se desconoce. También se encuentran dispersas numerosas mitocondrias por todo el citoplasma. El anfiesma, que recubre la célula, consta de una capa de vesículas, bajo las cuales pueden observarse microtúbulos, y está cubierto por una membrana externa. Los cuerpos de Golgi, que forman vesículas de tamaño variable, se localizan posteriormente al núcleo. El núcleo, con un nucléolo granular oscuro dentro del estroma nuclear, se encuentra dentro de la epiteca y es grande y redondo.

Stephens et al. (2020) descubrieron que el 68% del genoma de Polarella está compuesto por secuencias repetitivas, específicamente con largas repeticiones terminales, lo que contribuye a la divergencia entre especies . [ ^7] Mediante el análisis del genoma de Polarella , se dilucidó la función de la selección sobre un genoma complejo para promover adaptaciones a ubicaciones específicas. ^{[ 8 ]} Específicamente, a través de duplicaciones de genes en tándem, Polarella glacialis ha facilitado una mayor capacidad de supervivencia en regiones polares con bajas temperaturas y bajos niveles de luz. ^{[ 8 ]} Este fenómeno de repeticiones en tándem mejora las adaptaciones a las regiones polares porque la respuesta transcripcional que rodea a estos genes se ve potenciada y es más eficiente, lo que permite una mejor expresión de estos rasgos. ^{[ 8 ]}      

Montresor et al. (1999) también proporcionaron una descripción de los quistes. Los quistes de Polarella varían en longitud de 12 a 17 μm y en anchura de 8 a 15 μm. También presentan una cubierta de procesos aciculares (espículas) de entre 2,7 y 4,2 μm de longitud. La parte externa del quiste está cubierta por una pared gruesa que consta de una capa externa, una capa interna, una luz y una membrana citoplasmática como capa más interna. Las espículas surgen de la capa más externa de la pared que rodea el quiste y se forman en el centro de placas poligonales. La epiteca tiene una serie de tres espículas y la hipoteca una serie de cuatro. Las espículas están ausentes en el cíngulo. Dentro del citoplasto del quiste se encuentran lóbulos de un cloroplasto, así como algunas mitocondrias. El quiste también contiene el núcleo grande y redondo, junto al cual hay una acumulación de material cristalino rodeado por una membrana.

Como dinoflagelado, Polarella puede reproducirse tanto asexual como sexualmente, y tiene un ciclo de vida cigótico como lo describió Spector (1984). ^{[ 5 ]} La reproducción asexual ocurre cuando una célula vegetativa móvil haploide experimenta fisión binaria para producir células hijas haploides genéticamente idénticas. Durante la reproducción sexual, la célula vegetativa haploide experimenta mitosis para producir gametos haploides, que se fusionan para formar cigotos plano diploides . Los planocigotos se enquistan y permanecen en esta etapa como un quiste. Tras la desenquistación, la célula experimenta meiosis, regresando a la etapa vegetativa haploide. Las células vegetativas experimentan enquistamiento temporal en condiciones ambientales desfavorables. ^{[ 5 ]}

Los únicos miembros existentes del orden Suessiales son los géneros Symbiodinium y Polarella. Estos géneros estrechamente relacionados se distinguen por las diferencias en sus ciclos de vida y distribuciones, como lo describen Montresor et al. (1999). ^{[ 1 ]} Las especies de Symbiodinium tienen una etapa de ciclo de vida cocoide y son endosimbiontes de varios invertebrados, distribuyéndose por los océanos en las regiones tropicales y subtropicales. Además, la teca de las especies de Symbiodinium se organiza en series de siete placas latitudinales durante su etapa de vida flagelada y móvil. Por el contrario, Polarella glacialis no actúa como endosimbionte, sino que vive libremente en las regiones polares. También distinta de las especies de Symbiodinium , la teca de Polarella tiene placas en nueve series latitudinales. Polarella también está estrechamente relacionada con el género extinto Umbriadinium , ya que ambos se han clasificado en la misma subfamilia, Umbriadinioideae. ^{[ 6 ]} Los quistes de ambos géneros son muy similares morfológicamente, pero se pueden diferenciar por el menor diámetro de los quistes de Polarella . ^{[ 6 ]} Además, los fósiles de Umbriadinium se distribuyen en aguas cálidas, mientras que Polarella está presente en aguas polares heladas. ^{[ 6 ]}