Arxiu d'etiquetes: algues

Fotosíntesi i vida vegetal

En aquest article parlarem de la fotosíntesi i de les primeres formes de vida vegetal. En la sistemàtica actual , el nom de planta s’ajusta a plantes principalment del medi terrestre, en canvi, el terme vegetal és més antic i de connotació aristotèlica que fa referència a organismes amb funcions fotosintètiques. Però, com en tot, hi ha excepcions. 

La paraula planta va sorgir fa moltíssim temps. Però, prèviament, Aristòtil va ser qui va diferenciar els éssers vius en tres grans grups:

  • Vegetals (ànima vegetativa): realitzen la nutrició i reproducció.
  • Animals (ànima sensitiva): nutrició, reproducció, percepció, moviment i desig.
  • Ésser humà: afegeix a la llista anterior la capacitat de raonament.

Aristotle_Dominiopublico
Aristòtil (Domini públic)

Aquesta manera simplista de percebre el món ha perdurat durant molt de temps, tot i que ha anat variant amb els estudis de diferents autors com Linné o Whittaker, entre d’altres.

Una classificació molt actual és la proposada en 2012, The Revised Classification of Eukaryotes. J. Eukariot. Microbiol. 59 (5): 429-493; i ens revela un veritable àrbre de la vida.

image description
Sina ;. Adl, et al. (2012) The revised classification of Eukaryotes.  J Eukaryot Microbiol.; 59 (5): 429-493

¿QUÈ ÉS LA FOTOSÍNTESI? ¿ÉS UN PROCÉS ÚNIC?

La fotosíntesi és un procés metabòlic que permet utilitzar l’energia lumínica per transformar compostos simples i inorgànics en complexos orgànics. Per això és necessari un conjunt de pigments fotosintètics  que captin els raigs de llum i que mitjançant una sèrie de reaccions químiques puguin realitzar processos interns que donin lloc a compostos orgànics.

Aquesta opció nutritiva ha sigut desenvolupada per molts organismes en múltiples grups i branques de l’arbre de la vida dels eucariotes I entre ells trobem als Archaeplastida, el llinatge d’organismes que ha donat peu a les plantes terrestres.

Les plantes terrestres (Embryophyta) es poden definir fàcilment, però i les algues? En general, es diu que són organismes eucariotes que viuen principalment en medi aquàtic i que tenen organització relativament simple (colònies simples o amb òrgans senzills), però això no és sempre cert. Per aquest motiu, tot els grups d’Archeaplastida que queden fora del concepte de planta terrestre (petit grup dins dels Archaeplastida) es denominen “algues“.

També hi ha procariotes fotosintètics dins del domini Eubacteria, i es en aquests on la fotosíntesi presenta una gran variabilitat. En canvi, en els eucariotes és única: la fotosíntesi oxigénica.

El domini eubacteria és molt ampli, i en les seves ramificacions hi ha fins a 5 grans grups d’organismes fotosintètics: Chloroflexi, Firmicutes, Chlorobi, Proteobacteria i Cianobacteris. Aquests últims són els únics eubactèris que realitzen una fotosíntesi oxigénica; amb alliberació d’oxigen de les molècules d’aigua i utilitzant com a donar d’electrons l’hidrogen de l’aigua. La resta duu a terme la fotosíntesi anoxigénica on el donador d’electrons és el sofre o sulfur d’hidrogen, però mai alliberen O2 i molt rarament intervé l’aigua en el procés; és per això que es coneixen com les bactèries vermelles o porpres del sofre.

La fotosíntesi és, probablement més antiga que la vida mateixa. La oxigénica que està circumscrita a aquest grup de bactèries és probablement posterior, però va resultar imprescindible per al desenvolupament de la vida en el nostre planta, ja que va transformar l’atmosfera en una molt més oxigenada i gràcies a això la vida a la Terra ha pogut evolucionar.

SONY DSC
Amazones, el pulmó de la Terra (Autor: Christian Cruzado; Flickr)

¿QUINS PIGMENTS S’UTILITZEN?

Els cianobacteris comparteixen pigments amb les plantes terrestres i la resta d’eucariotes fotosintètics. Aquests pigments són principalment clorofil·les a i b (les universals), essent la c i d només presents en alguns grups. A més hi ha dos pigments que també són universals: els carotens, que actuen com antenes que transfereixen l’energia a les clorofil·les i protegeixen el centre de reacció contra l’autooxidació, i les ficobiliproteínes (ficocianina, ficoeritrina, etc.), que apareixen tant en cianobacteris com en altres grups fotosintètics i s’encarreguen de capturar l’energia lumínica.

Però, perquè hi ha aquesta variabilitat de pigments accessoris? perquè cada pigment té un espectre d’absorció diferent, i al presentar diferents molècules es pot recollir molt millor l’espectre de la llum solar, és a dir, la captació d’energia és molt més eficient.

La resta de bacteris fotosintètics anoxigènics no tenen clorofil·les, i, en el seu lloc, tenen molècules especifiques de procariotes, les bacterioclorofil·les.

Pigment_spectra.png
Espectre d’absorció de diferents pigments (Font: York University)

¿On es situen els pigments?

En organismes amb fotosíntesi oxigénica, els cianobacteris i els eucariotes fotosintètics, els pigments es troben en estructures complexes. En els cianobacteris, en el citoplasma perifèric hi ha una sèrie de sacs aplanats concèntrics denominats tilacoides, els quals només estan rodejats per una membrana. Al lumen tilacoïdal és on es localitzen els pigments. En els eucariotes, en canvi, trobem els cloroplasts: orgànuls intracel·lulars propis dels eucariotes fotosintètics on es realitza la fotosíntesi, que tenen com a mínim dues membranes, encara que poden ser més, i que presenten diversos tilacoides disposats de diferents maneres segons els organismes. Tots dos grups, per tant, realitzen la fotosíntesi oxigénica i tenen tilacoides; la diferencia és que en els eucariotes, els tilacoides es troben a l’interior dels cloroplasts.

Plagiomnium_affine_laminazellen
Cél·lules vegetals en les que són visibles els cloroplasts (Autor: Kristian Peters – Fabelfroh)

En canvi, en organismes amb fotosíntesi anoxigénica hi ha diverses opcions.Les bactèries porpres contenen pigments en cromatòfors, una espècie de vesícules al centre o la perifèria de la cèl·lula. Per una altra banda, en les bactèries verdes (Chlorobi y Chloroflexi) es troben vesícules aplanades a la perifèria de la cèl·lula sobre la membrana plasmàtica on estan les bacterioclorofil·les. En Heliobacterium, el pigment està adossat a la cara interna de la membrana plasmàtica. Generalment no són estructures complexes, i acostumen a presentar membranes simples.

ORIGEN DELS ORGANISMES FOTOSINTÉTICS

L’evidència fòssil dels primers organismes fotosintètics són els estromatòlits (3,2 Ga).Són unes estructures formades per capes fines superposades d’organismes juntament amb els seus depòsits de carbonat càlcic. Aquestes formacions apareixen en zones someres, de mars càlids i ben irradiats. Encara que moltes tenen forma de columna, s’observen desviacions, ja que s’orienten cara al Sol. En el seu moment, van tenir una importància capital en la construcció de formacions d’esculls i, també, en els canvis de composició de l’atmosfera. Actualment hi ha alguns que encara segueixen vius.

1301321830_947d538a4d_o.jpg
Estromatòlits (Autor:Alessandro, Flickr)

REFERÉNCIES

  • Apunts obtinguts en diverses assignatures durant la realització del Grau de Biologia Ambiental (Universitat Autònoma de Barcelona) y el Màster de Biodiversitat (Universitat de Barcelona).
  • Font Quer, P. (1953): Diccionario de Botánica. Editorial Labor, Barcelona.
  • Izco, J., Barreno, E., Brugués, M., Costa, M., Devesa, J. A., Fernández, F., Gallardo, T., Llimona, X., Parada, C., Talavera, S. & Valdés, B. (2004) Botánica 2.ªEdición. McGraw-Hill, pp. 906.
  • Willis, K.J. & McElwain, J.C. (2014) The Evolution of Plants (second edition). Oxford University Press, 424 pp.

Difusió-català

Trotant els mars: els cavallets de mar

Mica en mica hem anat revelant les meravelles que amaguen els mars i oceans del món: cetacis, taurons, meduses, estrelles de mar, tortugues, nudibranquis, pirosòmids, ctenòfors, corall, entre altres animals. Avui coneixerem a uns animals de forma molt curiosa: els cavallets de mar! 

INTRODUCCIÓ

Els cavallets de mar, junt als peixos agulla, formen la família dels signàtids. Són peixos de mida petita i de forma allargada, amb una característica única: les femelles ponen els ous a l’interior d’una cavitat del pit del mascle, on els fecunda, i després són alliberats. Mira aquest vídeo d’un mascle alliberant als petits cavallets de mar:

Aquests animals viuen en aigües costaneres dels mars tropicals i subtropicals, el que inclou el mar Mediterrani, principalment entre les algues i la Posidònia. Al Mediterrani trobem tres gèneres diferents de signàtids: Hippocampus, Syngnathus i Nerophis; tot i que aquí ens centrem en el primer, que correspon al dels cavallets de mar.

ELS CAVALLETS DE MAR

Els cavallets de mar, que utilitzen la cua com a timó i per agafar-se, mantenen la seva posició vertical gràcies a un òrgan que permet la floració anomenat bufeta natatòria (la tenen tots els peixos) i de la cua. Totes les espècies de cavallets de mar estan inclosos al gènere Hippocampus, amb unes 50 espècies. S’alimenten de petits invertebrats, principalment crustacis del plàncton. Quan la presa està a prop, la seva boca actua com una aspiradora.

Al Mediterrani trobem dues espècies de cavallets de mar diferents: el cavallet de mar xato (Hippocampus hippocampus) i el cavallet de mar (Hippocampus guttulatus).

CAVALLET DE MAR XATO (Hippocampus hippocampus)

El cavallet de mar xato, de coloració bruna gris, presenta el morro o tub bucal curt, a més de no presentar apèndixs ni al cap ni al dors. Pot arribar a mesurar 15 cm de longitud. Viu en fons de sorra i detritus fins als 10 metres de profunditat. Quan la femella vol introduir la massa d’ous en la bossa del mascle, aquests no s’agafen amb la cua. Els mascles expulsen als joves al cap de 4 setmanes. El seu estat de conservació és desconegut.

Cavallet de mar xato (Hippocampus hippocampus) (Foto: Alex Mustard, Arkive).
Cavallet de mar xato (Hippocampus hippocampus) (Foto: Alex Mustard, Arkive).

CAVALLET DE MAR (Hippocampus guttulatus)

El cavallet de mar, a diferència de l’anterior, presenta el morro llarg i presenta apèndixs abundants tant el cap com al tronc. També pot mesurar fins a 15 cm de llarg. Viu normalment en praderies de posidònia, però no és fàcil de veure. En aquest cas, el mascle i la femella es subjecten amb la cua quan aquesta introdueix la bossa a l’interior del mascle. El seu estat de conservació també es desconeix.

Cavallet de mar (Hippocampus guttulatus) (Foto: Florian Graner, Arkive).
Cavallet de mar (Hippocampus guttulatus) (Foto: Florian Graner, Arkive).

REFERÈNCIES

Difusió-català