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Planktothrix

Planktothrix es un género diverso de cianobacterias filamentosas que se observa que se acumulan en floraciones de algas en ecosistemas acuáticos de todo el mundo. Como todos los...

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Planktothrix es un género diverso de cianobacterias filamentosas que se observa que se acumulan en floraciones de algas en ecosistemas acuáticos de todo el mundo. Como todos los Oscillatoriales , las especies de Planktothrix no tienen heterocistos ni acinetos . Planktothrix es único porque tiene tricomas y contiene vacuolas de gas, a diferencia de los organismos planctónicos típicos. [ 1 ] Anteriormente, algunas especies del taxón se agrupaban dentro del género Oscillatoria , pero trabajos recientes han definido a Planktothrix como su propio género. [ 2 ] Anthony E. Walsby ha realizadoun enorme trabajo sobre la ecología y fisiología de Planktothrix , y se ha secuenciado el gen de la microcistina sintetasa de 55,6 kb que da a estos organismos la capacidad de sintetizar toxinas. [ 3 ] P. agardhii es un ejemplo de una especie tipo del género. [ 4 ] P. agardhii y P. rubescens se observan comúnmente en lagos del hemisferio norte, donde se sabe que producen potentes hepatotoxinas llamadas microcistinas . [ 5 ]

Cultivo de Planktothrix rubescens . Nótese el color marrón rojizo que dio a las floraciones de esta cepa el nombre de "fenómeno de sangre burdeos".
Planktothrix rubescens

Hábitats y nichos

Tanto P. agardhii como P. rubescens tienen la capacidad de formar floraciones masivas en lagos y embalses de agua dulce. Se ha estudiado todo el género para que prospere en diversos ecosistemas acuáticos templados a subtropicales en Europa, Asia, África y Australia. [ 6 ] P. agardhii se encuentra comúnmente en la mayoría de las latitudes en lagos poco profundos y turbios donde puede tolerar la mezcla continua de la columna de agua. [ 7 ] P. rubescens se encuentra regularmente en lagos alpinos y prealpinos claros y profundos que están estratificados estacionalmente. [ 8 ] P. agardhii crece en las condiciones de baja luz del metalimnion donde puede maximizar la absorción de luz verde con sus pigmentos de ficoeritrina. [ 9 ] Bajo la acción de ondas internas inducidas por el viento, P. rubescens puede moverse verticalmente varios metros siguiendo los movimientos del metalimnion, lo que a su vez modifica rápidamente (en un día) las condiciones de luz que experimentan los filamentos. [ 10 ] Se demostró que esto afecta significativamente la tasa de fotosíntesis y la producción de oxígeno, especialmente en lagos donde el organismo dominante de la comunidad fitoplanctónica es P. rubescens, como en el lago Zúrich . [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

Características

Las diversas cepas de Planktothrix se pueden caracterizar como planctónicas , bentónicas o bifásicas según sus estilos de vida y la profundidad a la que se encuentran en el agua. [ 6 ] Las diversas especies se pueden diferenciar no solo por su tipo de hábitat preferido, sino también por su morfología y pigmentación. [ 13 ] Por ejemplo, la especie pigmentada azul verdosa P. agardhii posee ficocianinas que le dan su color. Al mismo tiempo, los brotes de P. rubescens se conocen como el "fenómeno de sangre burdeos" en referencia a su pigmentación rojiza. [ 14 ] Las diferentes cepas prefieren climas que van desde templados hasta subtropicales . Planktothrix crece por división celular en un solo plano para formar estructuras no ramificadas de longitud promedio alrededor de 4  μm, pero a diferencia de otros Oscillatoriales, estos tricomas son fototácticos . Típicamente, los filamentos de Planktothrix no tienen células especializadas como acinetos o heterocistos, y no producen envolturas mucilaginosas , excepto algunas especies raras, pero solo bajo condiciones de estrés. [ 4 ] Varias especies poseen una proporción constante de sus dos pigmentos fotosintéticos principales, es decir, ficocianinas y ficoeritrinas . [ 4 ] La producción de cianotoxinas es facultativa, [ 4 ] y las cepas que no producen microcistinas se encuentran comúnmente en la naturaleza. [ 8 ] Además de las microcistinas, pueden producir varios otros péptidos cíclicos, incluida la oscillapeptina J. [ 15 ] Los organismos Planktothrix albergan vesículas de gas llamadas protoplastos que juegan un papel importante en su flotabilidad, ya que el gas dentro de la vesícula es casi solo una décima parte de la densidad del agua, lo que hace que el organismo sea menos denso en general. [ 13 ]

Taxonomía

El género Plantothrix surgió como una cianobacteria que se observó formando floraciones en la superficie del agua dulce y los organismos con la clasificación actual alguna vez fueron categorizados dentro del género Oscillatoria. [ 13 ]

Planktothrix agardhii

Mecanismos y toxicología

Los organismos Planktothrix pueden almacenar nitrógeno como un copolímero de aspartato y arginina, lo que les permite sobrevivir incluso con un suministro limitado de nitrógeno de la atmósfera. [ 13 ] Este mecanismo también es lo que permite que prosperen las floraciones densas, ya que cuanto más densa es la floración, más profundamente Planktothrix está expuesto a menos luz y aire atmosférico. Se ha teorizado que el creciente impacto de las floraciones de algas está relacionado con el calentamiento global causado por la actividad humana. [ 16 ] Las floraciones de algas nocivas causadas no solo por Planktothrix sino también por otras formas de cianobacterias, incluyendo Dolichospermum ( Anabaena ) o Microcystis, tienen correlación con efectos tóxicos para los humanos que conducen a impactos devastadores en la agricultura. [ 17 ] [ 18 ] Planktothrix tiene la capacidad de producir cianotoxinas, incluyendo microcistinas , anatoxinas y saxitoxinas . [ 18 ]

Presiones

Véase también

Referencias

  1. ↑ Komarek J (2003). "Cianoprocariotas oscilatoriales planctónicos (breve revisión según aspectos moleculares y fenotípicos combinados)". Phytoplankton and Equilibrium Concept: The Ecology of Steady-State Assemblages . Vol.  502. pp. 367–382 . doi : 10.1007/978-94-017-2666-5_30 . ISBN  978-90-481-6433-2.{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  2. ↑ Suda S, Watanabe MM, Otsuka S, Mahakahant A, Yongmanitchai W, Nopartnaraporn N, Liu Y, Day JG (septiembre de 2002). "Revisión taxonómica de especies de cianobacterias oscilatorioides formadoras de floraciones acuáticas" . International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology . 52 (Pt 5): 1577–1595 . doi : 10.1099/00207713-52-5-1577 . PMID 12361260 . 
  3. ↑ Christiansen G, Fastner J, Erhard M, Börner T, Dittmann E (enero de 2003). "Biosíntesis de microcistina en planctotrix: genes, evolución y manipulación" . Journal of Bacteriology . 185 (2): 564–72 . doi : 10.1128/jb.185.2.564-572.2003 . PMC 145317. PMID 12511503 .  
  4. ^ Komárek J, Komárková J (2004 ) . "Revisión taxonómica de los géneros cianoprocarióticos Planktothrix y Planktothricoides" (PDF) . Ficología checa . 4 : 1-8 .
  5. ↑ Sivonen K, Jones G (1999). "Toxinas cianobacterianas". En Chorus I, Bertram J (eds.). Cianobacterias tóxicas en el agua: una guía sobre su importancia para la salud pública, monitoreo y gestión (PDF) . Londres: E&FN Spon. págs. 41–111 . 
  6. 1 2 Pancrace C, Barny MA, Ueoka R, Calteau A, Scalvenzi T, Pédron J, et al. (enero de 2017). " Perspectivas sobre el género Planktothrix: comparación genómica y metabólica de cepas bentónicas y planctónicas" . Scientific Reports . 7 41181. Bibcode : 2017NatSR...741181P . doi : 10.1038/srep41181 . PMC 5259702. PMID 28117406 .   
  7. ↑ Reynolds CS, Huszar V, Kruk C, Naselli-Flores L, Melo S (2002). "Hacia una clasificación funcional del fitoplancton de agua dulce" . Journal of Plankton Research . 24 (5): 417– 428. doi : 10.1093/plankt/24.5.417 .
  8. 1 2 Ostermaier V, Kurmayer R (2009). "Distribución y abundancia de mutantes no tóxicos de cianobacterias en lagos de los Alpes. Ecología microbiana" . Ecología microbiana . 58 (2): 323– 33. doi : 10.1007/s00248-009-9484-1 . PMC 3044886. PMID 19214623 .  
  9. ↑ Davis PA, Walsby AE (2002). "Comparación de las tasas de crecimiento medidas con las calculadas a partir de las tasas de fotosíntesis en Planktothrix spp. aisladas de Blelham Tarn, Distrito de los Lagos inglés" . New Phytologist . 156 (2): 225– 239. doi : 10.1046/j.1469-8137.2002.00495.x . PMID 33873282 . 
  10. 1 2 Garneau MÈ, Posch T, Hitz G, Pomerleau F, Pradalier C, Siegwart RY, Pernthaler J (2013). "Desplazamiento a corto plazo de Planktothrix rubescens (cianobacteria) en un lago prealpino observado mediante una plataforma de muestreo autónoma" (PDF) . Limnol Oceanogr . 58 (5): 1892–1906 . Bibcode : 2013LimOc..58.1892G . doi : 10.4319/lo.2013.58.5.1892 .
  11. ↑ Cuypers Y, Vinçon-Leite B, Groleau A, Tassin B, Humbert JF (2010). "Impacto de las ondas internas en la distribución espacial de Planktothrix rubescens (cianobacteria) en un lago alpino" . ISME J. 18 ( 4): 580–589 . doi : 10.1038/ismej.2010.154 . PMC 3105740. PMID 21085197 .  
  12. ↑ Van den Wyngaert S, Salcher MM, Pernthaler J, Zeder M, Posch T (2011). "Dominancia cuantitativa de la cianobacteria filamentosa persistente estacionalmente Planktothrix rubescens en los conjuntos microbianos de un lago templado" . Limnología y Oceanografía . 56 (1): 97–109 . Bibcode : 2011LimOc..56...97V . doi : 10.4319/lo.2011.56.1.0097 .
  13. 1 2 3 4 Kurmayer R, Deng L, Entfellner E (abril de 2016). "Papel de los metabolitos secundarios tóxicos y bioactivos en la colonización y formación de floraciones por la cianobacteria filamentosa Planktothrix" . Harmful Algae . 54 : 69–86 . doi : 10.1016/j.hal.2016.01.004 . PMC 4892429. PMID 27307781 .  
  14. ↑ Walsby AE, Schanz F, Schmid M (2005). "El fenómeno de la sangre de Borgoña: un modelo de cambio de flotabilidad explica las floraciones otoñales de Planktothrix rubescens en el lago de Zúrich" . The New Phytologist . 169 (1): 109–22 . doi : 10.1111/j.1469-8137.2005.01567.x . PMID 16390423 . 
  15. ↑ Blom JF, Bister B, Bischoff D, Nicholson G, Jung G, Süssmuth RD , Jüttner F (marzo de 2003). "Oscillapeptin J, una nueva toxina herbívora de la cianobacteria de agua dulce Planktothrix rubescens". Journal of Natural Products . 66 (3): 431–4 . doi : 10.1021/np020397f . PMID 12662108 . 
  16. ↑ Churro C, Azevedo J, Vasconcelos V, Silva A (diciembre de 2017). Botana L (ed.). "Detección de una floración de Planktothrix agardhii en aguas costeras marinas portuguesas" . Toxinas . 9 (12): 391. doi : 10.3390/toxinas9120391 . PMC 5744111 . PMID 29207501 .  
  17. ↑ Kurmayer R, Blom JF, Deng L, Pernthaler J (marzo de 2015). "Integración de la filogenia, la partición del nicho geográfico y la síntesis de metabolitos secundarios en Planktothrix formadora de floraciones" . The ISME Journal . 9 (4): 909–21 . doi : 10.1038/ismej.2014.189 . PMC 4349496. PMID 25325384 .  
  18. 1 2 US EPA, OW (2018-06-06). "Aprenda sobre las cianobacterias y las cianotoxinas" . US EPA . Recuperado el 29 de abril de 2020 .
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