Frustula

La frústula es la pared celular dura y porosa o capa externa de las diatomeas . Está compuesta casi exclusivamente de sílice , derivada del ácido silícico , y recubierta por una capa de sustancia orgánica, denominada pectina en la literatura inicial sobre diatomeas , una fibra que se encuentra comúnmente en las paredes celulares de las plantas . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Esta capa está compuesta en realidad por varios tipos de polisacáridos . ^{[ 3 ]}

La estructura de la frústula suele estar compuesta por dos secciones superpuestas llamadas tecas (o, de forma menos formal, valvas). La unión entre las dos tecas está sostenida por bandas de sílice (bandas cinguladas) que las mantienen unidas. Esta superposición permite cierta expansión interna y es esencial durante el proceso de reproducción. La frústula también contiene numerosos poros llamados areolas y hendiduras que permiten a la diatomea acceder al medio externo para procesos como la eliminación de desechos y la secreción de mucílago .

El análisis microestructural de las frústulas muestra que los poros son de diversos tamaños, formas y volúmenes. La mayoría de los poros están abiertos y no contienen impurezas. Las dimensiones de los nanoporos se encuentran en el rango de 250 a 600  nm. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Una frústula generalmente se compone de dos tecas de forma idéntica pero de tamaño ligeramente diferente. La teca un poco más pequeña tiene un borde que encaja ligeramente dentro del borde correspondiente de la teca más grande. Esta región superpuesta está reforzada con bandas de sílice y constituye una "junta de expansión" natural. La teca más grande se suele considerar "superior" y, por lo tanto, se denomina epiteca. La teca más pequeña se suele considerar "inferior" y, por lo tanto, se denomina hipoteca. ^{[ 1 ]} A medida que la diatomea se divide, cada hija conserva una teca de la frústula original y produce una nueva teca. Esto significa que una célula hija tiene el mismo tamaño que la progenitora (epiteca y nueva hipoteca), mientras que en la otra hija la antigua hipoteca se convierte en la epiteca que, junto con una nueva hipoteca ligeramente más pequeña, conforma una célula más pequeña.

Algunos géneros de diatomeas desarrollan crestas en la superficie interna de las frústulas que se extienden hacia la cavidad interna. Estas crestas se denominan comúnmente pseudoseptos , con el plural pseudoseptos . ^{[ 7 ]} En la familia Aulacoseiraceae , la cresta se denomina más específicamente anillo o anilloleiste . ^{[ 8 ]}

Cuando las diatomeas mueren y su materia orgánica se descompone, las frústulas se hunden hasta el fondo del medio acuático. Este material residual es la diatomita o " tierra de diatomeas ", y se utiliza comercialmente como filtro, relleno mineral, insecticida mecánico, en material aislante, agente antiaglomerante, abrasivo fino y para otros usos. ^{[ 9 ]} También se están realizando investigaciones sobre el uso de las frústulas de diatomeas y sus propiedades en el campo de la óptica, junto con otras células, como las de las escamas de las mariposas. ^{[ 2 ]}

A medida que la diatomea se prepara para separarse, experimenta varios procesos para iniciar la producción de una nueva hipoteca o una nueva epiteca. Una vez que cada célula está completamente separada, tienen una protección similar y la capacidad de continuar la producción de frústulas. ^{[ 10 ]}

Una versión breve y extremadamente simplificada se puede explicar como: ^{[ 10 ]}

1. Tras la mitosis, se forman dos células hijas dentro de la célula madre, y el núcleo de cada célula hija se desplaza hacia el lado de la diatomea donde se formará la nueva hipoteca.
2. Un centro de microtúbulos se posiciona entre el núcleo y la membrana plasmática, sobre la cual se ubicará la nueva hipoteca.
3. Entre la membrana plasmática y el centro del microtúbulo se forma una vesícula conocida como vesícula de deposición de sílice . Esta vesícula constituye el centro del patrón, y la deposición de sílice puede extenderse hacia afuera desde ese punto, formando una enorme vesícula a lo largo de un lado de la célula.
4. Dentro de la vesícula de depósito de sílice se forma una nueva válvula mediante el transporte dirigido de sílice, proteínas y polisacáridos. Tras su formación, la válvula se exocita por fusión de la membrana de la vesícula de depósito de sílice (el silicalema) con la membrana plasmática.
5. Las células hijas se separan por completo, y la cara interna del silicalema se convierte en la nueva membrana plasmática.
6. Tras la separación, las células hijas generan bandas cilíndricas que permiten que las células se expandan unidireccionalmente a lo largo del eje de división celular.

• Frustula en Britannica
• frústula de diatomea en astrographics.com
• Geometría y patrones en la naturaleza 1: Explorando las formas de las frústulas de diatomeas con la Superfórmula de Johan Gielis , por Christina Brodie, Reino Unido.