Ectocarpus siliculosus es un alga parda filamentosa. [1] Su genoma fue el primer genoma de macroalga parda en ser secuenciado, [2] con la expectativa de que E. siliculosus sirva como modelo genético y genómico para las macroalgas pardas. [3]
Las algas pardas son miembros de las estramenópilas (junto con organismos como las diatomeas y los oomicetos ). [4] Las estramenópilas divergieron de otros grupos eucariotas importantes como los opistocontos (animales y hongos) y los arqueoplástidos (que incluyen plantas terrestres) hace más de mil millones de años. [1] Las algas pardas también son importantes porque son uno de los pocos grupos eucariotas que han desarrollado una multicelularidad compleja. [4]
El alga no está ramificada y es filamentosa; [4] forma barbas suaves en plantas más grandes u otros sustratos firmes y crece hasta 2 pies de largo. [5] Su talo es filamentoso, inicialmente organizado como un filamento primario principal compuesto de células alargadas y células redondas, de las cuales se diferencian las ramas. [5] E. siliculosus es una planta en penacho, a menudo de solo uno a unos pocos cm de altura, pero en casos excepcionales hasta 20 cm. [1] Tiene ejes que se ramifican libremente y el eje principal no es distinguible. [6] Los filamentos de E. siliculosus pueden crecer hasta 30 μm de diámetro, estrechándose hacia los ápices y, a veces, formando pseudopelos terminales. [6]
La reproducción y el crecimiento de E. siliculosus implican dos patrones diferentes de desarrollo temprano, que comienzan con una división simétrica o asimétrica de la célula inicial. [7] La división simétrica conduce al desarrollo de una estructura basal postrada antes de que se forme el talo erecto. [2] La división asimétrica conduce al desarrollo inmediato de un talo erecto sin la formación de una estructura basal postrada (diferenciación inmediata). [8] E. siliculosus alterna entre dos ciclos de vida generacionales que difieren en ser esporofitos (producen pocos laterales y se desarrollan a partir de una base postrada ramificada) o gametofitos (ricamente ramificados y desprovistos de una base postrada). [8] Los gametofitos de E. siliculosus tienen una división celular inicial asimétrica y una diferenciación inmediata de un talo erecto. Por lo tanto, la alternancia de las dos generaciones diferentes en E. siliculosus también alterna entre divisiones celulares simétricas y asimétricas. [8]
E. siliculosus desarrolla filamentos uniseriados. Tiene un cuerpo esporofito que está formado por el cuerpo postrado y el cuerpo erguido. [8] El cuerpo postrado está a su vez compuesto de filamentos rastreros (los filamentos rastreros están formados por células alargadas (E) y células redondas (R)) que es un filamento con células E en los bordes y células R en el centro. [8] Luego, hay un período de crecimiento secundario en el que se desarrollan ejes en el centro del filamento primario y en las células R. [8] Los filamentos erguidos crecerán a partir del cuerpo postrado y se diferenciarán en esporangios . [5]
Las algas pardas tienen muchas características únicas en términos de metabolismo y biología celular. Por ello, las algas pardas y, en particular, E. siliculosus, se utilizan a menudo para la investigación exploratoria. Su genoma fue el primer genoma de macroalga parda en ser secuenciado, con la expectativa de que E. siliculosus sirva como modelo genético y genómico para las macroalgas pardas. [7] En 2004, muchos laboratorios, incluidos Station Biologique en Roscoff y Genoscope, comenzaron a secuenciar el genoma de E. siliculosus. [1]
Los investigadores han utilizado Ectocarpus para estudiar la evolución de la multicelularidad compleja en las algas pardas. Con el estudio de Ectocarpus se descubrió que existen múltiples recursos genéticos y genómicos que se aplican a todas las especies de algas pardas. Antes, la falta de herramientas adecuadas para estudiar los datos genómicos y de los datos genómicos en sí mismos detenía el progreso de la comprensión de los procesos de desarrollo de las algas pardas a nivel molecular. [6] Sin embargo, debido a que Ectocarpus es menos complejo, es más fácil de estudiar. [6]
E. siliculosus es capaz de acumular altas concentraciones de yoduro del agua de mar. [3] El sistema de almacenamiento de carbono de las algas pardas es inusual, ya que implica la acumulación de reservas de manitol y laminarina β-1,3-glucano en lugar de α-1,4-glucanos como el almidón o el glucógeno. [4] La vía del manitol probablemente fue un evento de especiación en el linaje de las algas pardas a través de un evento de transferencia horizontal de actinobacterias , junto con otra vía metabólica clave en las algas pardas, la biosíntesis de alginato. [4]
Se ha demostrado que esta especie de Ectocarpus fija el hierro en sus células sin especificidad. [7] Esta capa de iones de hierro permite que las algas almacenen y tengan una fuente constante de hierro independientemente de las condiciones del entorno circundante. Esta adaptación es importante porque este método de absorción de hierro es similar al de los organismos terrestres y difiere de los métodos que se utilizan normalmente en el entorno marino, como los sideróforos . [7]
Ectocarpus es una especie conocida por su evolución de la expresión genética basada en el sexo. También se ha descubierto que tiene un bajo nivel de dimorfismo sexual fenotípico . [7] Tener un bajo nivel de dimorfismo sexual significa que dos sexos de una especie no tienen características diferentes. Esto ha sido respaldado por los hallazgos de que Ectocarpus tiene genes femeninos que evolucionan tan rápidamente como sus genes masculinos. [7] Esto también está respaldado por los hallazgos de que la consistencia en los patrones que los científicos encontraron con sus sistemas sexuales relacionados con los sistemas haploides UV. [7]