خصائص الدياتومات

الدياتومات هي المساهم الرئيسي في إزهار العوالق النباتية في البحيرات وفي البحر، وبالتالي فهي أساسية في النظم الإيكولوجية المائية ودورة الكربون العالمية، وتختلف جميع الدياتومات التي تعيش بحرية عن غيرها من مجموعات العوالق النباتية في وجود جدران خلايا مدمجة في شكل قذيفتين من شكل متعدد الأعمار والهندسة المعقدة ووظيفتها ودورها .

ما هي الدياتومات

يتراوح طول الدياتومات بين 2 و200 ميكرومتر، وتمثل البلاستيدات الخضراء البنية الصفراء موقع التمثيل الضوئي، وتعتبر نموذجا للخطوط غير المتجانسة التي تحتوي على أربعة أغشية وتحتوي على أصباغ مثل الكاروتينويد فوكوكسانثين، وعلى الرغم من عدم وجود السوط لدى الأفراد، فإنه يتواجد في الأمشاج الذكرية للديومات المركزية، ويتميزون ببنية غير متجانسة معتدلة، ويفتقرون إلى الشعر (السديم) في مجموعات أخرى، كما يشار إلى الدياتومات باسم “جواهر البحر” أو “الأوبال الحية” بسبب خصائصها البلورية الضوئية، وتتوقع وظيفة هذا التلوين الهيكلي أن تكون مرتبطة بالاتصال والتمويه والتبادل الحراري و/أو الحماية من الأشعة فوق البنفسجية .

يقوم الدياتومات ببناء جدران خلايا صلبة ومعقدة تسمى الإحباطات التي يسهل اختراقها، وهي تتكون أساسا من السيليكا، ويمكن أن تكون هذه الجدران السيليكية منقوشة للغاية بمجموعة متنوعة من المسام والأضلاع والعمود الفقري الدقيقة والتلال الحدية والارتفاعات، ويمكن استخدامها جميعا لتحديد الأجناس والأنواع، وتتكون الخلية نفسها من نصفين كل منهما يحتوي على لوحة مسطحة بشكل أساسي، أو صمام ووصلة ربط هامشية، أو شريط حزام، ويكون النصف الذي تحت المهاد أصغر قليلا من النصف الآخر، وعلى الرغم من أن شكل الخلية عادة ما يكون دائريا ، إلا أن بعض الخلايا قد تكون مثلثية أو مربعة أو بيضاوية، والسمة المميزة لها هي قشرة معدنية صلبة أو إحباط مكونة من الأوبال (حمض السيليك المبلمر) .

سلوك الدياتومات

معظم الدياتومات غير قادرة على الحركة بسبب جدرانها الخلوية الكثيفة التي تجعلها تغرق بسهولة، وتعتمد أشكال العوالق في المياه المفتوحة عادة على الخلط المضطرب للطبقات العليا من مياه المحيط بفعل الرياح للحفاظ على تعليقها في المياه السطحية المضاءة بضوء الشمس، والطريقة الوحيدة للتحكم في الطفو هي الطرد الأيوني، وتكون الخلايا فردية أو متجمعة في تجمعات من أنواع مختلفة، والتي يمكن أن تكون متصلة بواسطة الهياكل السليكاتية، ومنصات الصمغ، والأعمدة أو الأنابيب، وكتل غير متبلورة من الصمغ أو عبر خيوط الكيتين (السكاريد)، التي تفرزها الخلايا عن طريق عمليات استقطابية من الخلية، والدياتومات هي بشكل أساسي عضوية، ومع ذلك هناك عدد قليل من الأنواع التي يمكنها العيش في ظل غياب الضوء بشرط توفر مصدر مناسب للكربون العضوي .

دورة حياة الدياتومات

التكاثر وحجم الخلية

يتم التكاثر بين هذه الكائنات بشكل غير جنسي عن طريق الانشطار الثنائي، حيث تنقسم المشطورة إلى قسمين وتنتج اثنين من الدياتومات الجديدة التي تحمل الجينات المتماثلة. يتلقى كل منها إحباطا أحدهما أكبر والآخر أصغر حجما من الوالد، ويطلق على الأكبر اسم epitheca ويستخدم لبناء الإحباط الأصغر الثاني والمصنوع من الماء. تصبح المشطورة التي تلقت الإحباط الأكبر بحجم مماثل للوالد، بينما تبقى المشطورة التي تلقت الإحباط الأصغر أصغر حجما من الأصل، وهذا يؤدي إلى انخفاض متوسط حجم الخلية لهذه المجموعة المشطورة. ومع ذلك، تم لاحظ أن بعض الأصناف لديها القدرة على الانقسام دون التسبب في تقليل حجم الخلية، ومن أجل استعادة حجم الخلية للسكان الجدد في دياتوم، يجب أن يحدث التكاثر الجنسي وتشكيل العظم .

انقسام الخلية

خلايا الدياتومات النباتية هي ثنائية التبلور، وبالتالي يمكن حدوث الانقسام الاختزالي، مما ينتج عن ذلك ذكورا وإناثا ينصهران لتشكيل الزيجوت. يلقي الزيجوت ذرات السيليكا الخاصة به وينمو في كرة كبيرة مغطاة بغشاء عضوي، ويسمى الغشاء العاكس. تتشكل الخلية المشطورة الجديدة ذات الحجم الأقصى، وهي الخلية الأولية داخل الغشاء العاكس. وبالتالي يبدأ جيل جديد. كما يمكن أيضا تشكيل جراثيم الراحة كاستجابة للظروف البيئية غير المواتية، ويحدث الإنبات عندما تتحسن الظروف .

الحيوانات المنوية والحركة

على الرغم من أن الدياتومات غالبا ما تكون غير متحركة، إلا أنه يمكن وضع علامات على الحيوانات المنوية لبعض الأنواع، ويتم حركة الانزلاق عادة في الدياتومات المتمركزة على المركزية، ويحتوي المشمام الذكري الصغير على سوط واحد في حين يكون الأمشاج الأنثوية كبيرة وغير متحركة (زوجي)، وفي الدياتومات المزمنة يفتقر كلا الأمشاجين إلى السوط، وتعد الدياتومات البنتاتية دون التماس من بين الأنواع الموثقة وغير المتجانسة، وبالتالي فهي تمثل مرحلة انتقالية بين الدياتومات المتمركزة والرادية، والدياتومات ذات اليافطة .

تدهور الميكروبات

يستطيع بعض أنواع البكتيريا الموجودة في المحيطات والبحيرات تسريع عملية انحلال السيليكا في الدياتومات الحيوية والميتة، باستخدام إنزيمات تقوم بتحليل الماء لتفكيك مواد الطحالب العضوية .

تصنيف الدياتومات

الدياتومات المركزية هي متماثلة شعاعيا، وتتكون من صمامات علوية وسفلية، ويمكن تمددها وتوسيعها بسهولة، ويتواجد السيتوبلازم على طول السطح الداخلي للقذيفة ويخلق فجوات في وسط الخلية، وتمتلئ هذه الفجوة الكبيرة المركزية بسائل يسمى `عصارة الخلية`، وتحتوي الطبقة السيتوبلازمية على عضيات مثل البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا، وقبل أن تمتد المشطورة المركزية تتواجد نواتها في مركز أحد الصمامات وتنتقل نحو الطبقة السيتوبلازمية قبل اكتمال الانقسام، وتشتمل الدياتومات المركزية على مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام، تعتمد على المحور الذي تمتد به القشرة إذا وجد العمود الفقري .