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5.4: Algas

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    Objetivos de

    • Explique por que as algas estão incluídas na disciplina de microbiologia
    • Descreva as características únicas das algas
    • Identifique exemplos de algas produtoras de toxinas
    • Compare os principais grupos de algas neste capítulo e dê exemplos de cada um
    • Classifique os organismos algais de acordo com os principais grupos

    As algas são protistas autotróficas que podem ser unicelulares ou multicelulares. Esses organismos são encontrados nos supergrupos Chromalveolata (dinoflagelados, diatomáceas, algas douradas e algas marrons) e Archaeplastida (algas vermelhas e verdes). Eles são importantes ecologicamente e ambientalmente porque são responsáveis pela produção de aproximadamente 70% do oxigênio e da matéria orgânica em ambientes aquáticos. Alguns tipos de algas, mesmo as microscópicas, são consumidos regularmente por humanos e outros animais. Além disso, as algas são a fonte de ágar, agarose e carragenina, agentes solidificantes usados em laboratórios e na produção de alimentos. Embora as algas normalmente não sejam patogênicas, algumas produzem toxinas. A proliferação de algas nocivas, que ocorre quando as algas crescem rapidamente e produzem populações densas, pode produzir altas concentrações de toxinas que prejudicam a função do fígado e do sistema nervoso em animais aquáticos e humanos.

    Como os protozoários, as algas geralmente têm estruturas celulares complexas. Por exemplo, as células de algas podem ter um ou mais cloroplastos que contêm estruturas chamadas pirenoides para sintetizar e armazenar amido. Os próprios cloroplastos diferem em seu número de membranas, indicativo de eventos endossimbióticos terciários secundários ou raros. Os cloroplastos primários têm duas membranas: uma das cianobactérias originais que a célula eucariótica ancestral engolfou e outra da membrana plasmática da célula envolvente. Os cloroplastos em algumas linhagens parecem ter resultado da endossimbiose secundária, na qual outra célula engolfou uma célula de algas verdes ou vermelhas que já tinha um cloroplasto primário dentro dela. A célula envolvente destruiu tudo, exceto o cloroplasto e possivelmente a membrana celular de sua célula original, deixando três ou quatro membranas ao redor do cloroplasto. Diferentes grupos de algas têm pigmentos diferentes, que se refletem em nomes comuns, como algas vermelhas, algas marrons e algas verdes.

    Algumas algas, as algas marinhas, são macroscópicas e podem ser confundidas com plantas. As algas marinhas podem ser vermelhas, marrons ou verdes, dependendo de seus pigmentos fotossintéticos. As algas verdes, em particular, compartilham algumas semelhanças importantes com as plantas terrestres; no entanto, também existem distinções importantes. Por exemplo, as algas marinhas não têm tecidos ou órgãos verdadeiros, como as plantas. Além disso, as algas marinhas não têm uma cutícula cerosa para evitar a dessecação. As algas também podem ser confundidas com cianobactérias, bactérias fotossintéticas que têm uma semelhança com algas; no entanto, as cianobactérias são procariontes (consulte Bactérias Gram-negativas Não Proteobactérias e Bactérias Fototróficas).

    As algas têm uma variedade de ciclos de vida. A reprodução pode ser assexuada por mitose ou sexual por meio de gametas.

    Diversidade de algas

    Embora as algas e os protozoários estivessem anteriormente separados taxonomicamente, eles agora estão misturados em supergrupos. As algas são classificadas na Chromalveolata e na Archaeplastida. Embora os Euglenozoários (dentro do supergrupo Excavata) incluam organismos fotossintéticos, eles não são considerados algas porque se alimentam e são móveis.

    Os dinoflagelados e estramenopilas se enquadram na Chromalveolata. Os dinoflagelados são principalmente organismos marinhos e são um componente importante do plâncton. Eles têm uma variedade de tipos nutricionais e podem ser fototróficos, heterotróficos ou mixotróficos. Aqueles que são fotossintéticos usam clorofila a, clorofila c 2 e outros pigmentos fotossintéticos (Figura\(\PageIndex{1}\)). Eles geralmente têm dois flagelos, fazendo com que rodopiem (na verdade, o nome dinoflagelado vem da palavra grega para “turbilhão”: dini). Alguns têm placas de celulose formando uma cobertura externa dura, ou teca, como armadura. Além disso, alguns dinoflagelados produzem neurotoxinas que podem causar paralisia em humanos ou peixes. A exposição pode ocorrer pelo contato com a água que contém as toxinas dinoflageladas ou pela alimentação de organismos que comeram dinoflagelados.

    Quando uma população de dinoflagelados se torna particularmente densa, pode ocorrer uma maré vermelha (um tipo de proliferação de algas nocivas). As marés vermelhas causam danos à vida marinha e aos humanos que consomem vida marinha contaminada. Os principais produtores de toxinas incluem Gonyaulax e Alexandrium, que causam intoxicação paralítica por mariscos. Outra espécie, a Pfiesteria piscicida, é conhecida como assassina de peixes porque, em certas partes de seu ciclo de vida, pode produzir toxinas prejudiciais aos peixes e parece ser responsável por um conjunto de sintomas, incluindo perda de memória e confusão, em humanos expostos à água que contém a espécie.

    Uma micrografia de um organismo quadrado com duas projeções longas.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Os dinoflagelados exibem uma grande diversidade de formas. Muitos estão envoltos em uma armadura de celulose e têm dois flagelos que se encaixam nas ranhuras entre as placas. O movimento desses dois flagelos perpendiculares causa um movimento giratório. (crédito: modificação do trabalho pela CSIRO)

    Os estramenopiles incluem as algas douradas (Chrysophyta), as algas marrons (Phaeophyta) e as diatomáceas (Bacillariophyta). As estramenopilas têm clorofila a, clorofila c 1 /c 2 e fucoxantina como pigmentos fotossintéticos. Seu carboidrato de armazenamento é a crisolaminarina. Enquanto alguns não têm paredes celulares, outros têm escamas. As diatomáceas têm flagelos e frústulas, que são paredes celulares externas da sílica cristalizada; seus restos fossilizados são usados para produzir terra de diatomáceas, que tem uma variedade de usos, como filtração e isolamento. Além disso, as diatomáceas podem se reproduzir sexualmente ou assexuadamente. Sabe-se que um gênero de diatomáceas, pseudo-nitzschia, está associado à proliferação de algas nocivas.

    As algas marrons (Phaeophyta) são algas marinhas multicelulares. Alguns podem ser extremamente grandes, como a alga gigante (Laminaria). Eles têm lâminas, caules e estruturas semelhantes a folhas, chamadas de retenções, que são usadas para se fixar ao substrato. No entanto, essas não são folhas, caules ou raízes verdadeiras (Figura\(\PageIndex{2}\)). Seus pigmentos fotossintéticos são clorofila a, clorofila c, β-caroteno e fucoxantina. Eles usam laminarina como carboidrato de armazenamento.

    Os Archaeplastídeos incluem as algas verdes (Chlorophyta), as algas vermelhas (Rhodophyta), outro grupo de algas verdes (Charophyta) e as plantas terrestres. As Charaphyta são as mais parecidas com as plantas terrestres porque compartilham um mecanismo de divisão celular e uma importante via bioquímica, entre outras características que os outros grupos não possuem. Como as plantas terrestres, a Charophyta e a Chlorophyta têm clorofila a e clorofila b como pigmentos fotossintéticos, paredes celulares de celulose e amido como molécula de armazenamento de carboidratos. Chlamydomonas é uma alga verde que tem um único cloroplasto grande, dois flagelos e um estigma (mancha ocular); é importante na pesquisa em biologia molecular (Figura\(\PageIndex{3}\)).

    A clorela é uma alga não móvel, grande e unicelular, e a Acetabularia é uma alga verde unicelular ainda maior. O tamanho desses organismos desafia a ideia de que todas as células são pequenas e têm sido usadas em pesquisas genéticas desde que Joachim Hämmerling (1901—1980) começou a trabalhar com elas em 1943. Volvox é uma alga colonial unicelular (Figura\(\PageIndex{3}\)). Uma alga verde multicelular maior é a Ulva, também conhecida como alface marinha por causa de suas lâminas verdes grandes e comestíveis. A variedade de formas de vida dentro da clorofita - de formas unicelulares a vários níveis de colonialidade e multicelulares - tem sido um modelo de pesquisa útil para entender a evolução da multicelularidade. As algas vermelhas são principalmente multicelulares, mas incluem algumas formas unicelulares. Eles têm paredes celulares rígidas contendo ágar ou carragenina, que são úteis como agentes solidificantes de alimentos e como solidificante adicionado ao meio de crescimento para micróbios.

    a) Uma fotografia de uma longa alga marinha verde no oceano b) Uma fotografia de uma estrutura com folhas vermelhas. C) Uma fotografia de uma estrutura com folhas verdes. D) uma fotografia de regiões iluminadas de uma hidrovia. E) Uma micrografia de células de várias formas que parecem feitas de vidro. F) uma micrografia de uma esfera feita de muitos pontos de ganância. Esferas verdes menores podem ser vistas dentro da esfera maior. As esferas menores são liberadas quando a maior se rompe.
    Figura\(\PageIndex{2}\): (a) Essas grandes algas multicelulares são membros das algas marrons. Observe as “folhas” e os “caules” que os fazem parecer semelhantes às plantas verdes. (b) Esta é uma espécie de alga vermelha que também é multicelular. (c) A alga verde Halimeda incrassata, mostrada aqui crescendo no fundo do mar em águas rasas, parece ter estruturas semelhantes a plantas, mas não é uma planta verdadeira. (d) A bioluminesência, visível na onda de crista nesta imagem, é um fenômeno de certos dinoflagelados. (e) As diatomáceas (ilustradas nesta micrografia) produzem testes silicáceos (esqueletos) que formam terras diatomáceas. (f) As algas verdes coloniais, como o volvox nessas três micrografias, exibem associações cooperativas simples de células. (crédito a, e: modificação da obra pela NOAA; crédito b: modificação da obra de Ed Bierman; crédito c: modificação da obra de James St. John; crédito d: modificação da obra por “catalano82” /Flickr; crédito f: modificação da obra do Dr. Ralf Wagner)
    Uma célula oval com 2 flagelos saindo de uma extremidade. Um grande círculo na célula é denominado núcleo. Um grupo de círculos vermelhos menores é denominado estigma (mancha ocular). Os ovais verdes na célula são rotulados com cloroplasto e os círculos brancos são rotulados com grânulos de amido.
    Figura\(\PageIndex{3}\): Chlamydomonas é uma alga verde unicelular.

    Exercício\(\PageIndex{1}\)

    Quais grupos de algas estão associados à proliferação de algas nocivas?

    Conceitos principais e resumo

    • As algas são um grupo diverso de protistas eucarióticos fotossintéticos.
    • As algas podem ser unicelulares ou multicelulares.
    • Algas grandes e multicelulares são chamadas de algas marinhas, mas não são plantas e carecem de tecidos e órgãos semelhantes a plantas.
    • Embora as algas tenham pouca patogenicidade, elas podem estar associadas à proliferação de algas tóxicas que podem prejudicar a vida selvagem aquática e contaminar frutos do mar com toxinas que causam paralisia.
    • As algas são importantes para a produção de ágar, que é usado como agente solidificante em meios microbiológicos, e carragenina, que é usada como agente solidificante.