stringtranslate.com

Microalgas

Microalga Nannochloropsis
Colección de cultivos de microalgas en el laboratorio de CSIRO

Las microalgas o microfitas son algas microscópicas invisibles a simple vista . Son fitoplancton que se encuentran típicamente en sistemas marinos y de agua dulce , y viven tanto en la columna de agua como en los sedimentos . [1] Son especies unicelulares que existen individualmente, o en cadenas o grupos. Dependiendo de la especie, sus tamaños pueden variar desde unos pocos micrómetros (μm) hasta unos cientos de micrómetros. A diferencia de las plantas superiores, las microalgas no tienen raíces, tallos ni hojas. Están especialmente adaptados a un entorno dominado por fuerzas viscosas.

Las microalgas, capaces de realizar la fotosíntesis , son importantes para la vida en la Tierra; producen aproximadamente la mitad del oxígeno atmosférico [2] y utilizan el dióxido de carbono , gas de efecto invernadero, para crecer de forma fotoautótrofa. "La fotosíntesis marina está dominada por las microalgas, que junto con las cianobacterias , se denominan colectivamente fitoplancton ". [3] Las microalgas, junto con las bacterias, forman la base de la red alimentaria y proporcionan energía para todos los niveles tróficos superiores. La biomasa de microalgas a menudo se mide con concentraciones de clorofila a y puede proporcionar un índice útil de producción potencial. [4] [5]

La biodiversidad de las microalgas es enorme y representan un recurso casi sin explotar. Se ha estimado que existen entre 200.000 y 800.000 especies en muchos géneros diferentes, de las cuales se describen unas 50.000 especies. [6] Se han determinado químicamente más de 15.000 nuevos compuestos procedentes de la biomasa de algas. [7] Los ejemplos incluyen carotenoides , antioxidantes , ácidos grasos , enzimas , polímeros , péptidos , toxinas y esteroles . [8] Además de proporcionar estos valiosos metabolitos, las microalgas se consideran una materia prima potencial para biocombustibles y también han surgido como un microorganismo prometedor en la biorremediación . [9]

Una excepción a la familia de las microalgas son las incoloras Prototheca , que carecen de clorofila . Estas algas aclorficas se vuelven parasiticas y causan la enfermedad prototecosis en humanos y animales.

Características y usos

Una variedad de microalgas unicelulares y coloniales de agua dulce.

La composición química de las microalgas no es un factor constante intrínseco, sino que varía en una amplia gama de factores, tanto dependiendo de la especie como de las condiciones de cultivo. Algunas microalgas tienen la capacidad de aclimatarse a cambios en las condiciones ambientales alterando su composición química en respuesta a la variabilidad ambiental. Un ejemplo particularmente dramático es su capacidad para reemplazar los fosfolípidos con lípidos de membrana sin fósforo en ambientes empobrecidos en fósforo. [10] Es posible acumular los productos deseados en las microalgas en gran medida cambiando factores ambientales, como la temperatura, la iluminación, el pH, el suministro de CO 2 , la sal y los nutrientes.

Los microfitos también producen señales químicas que contribuyen a la selección, defensa y evitación de presas. Estas señales químicas afectan estructuras tropicales a gran escala, como la proliferación de algas, pero se propagan por difusión simple y flujo advectivo laminar. [11] [12] Las microalgas como las micrófitas constituyen el alimento básico de numerosas especies de acuicultura, especialmente los bivalvos filtrantes .

Algas foto y quimiosintéticas.

Los microbios fotosintéticos y quimiosintéticos también pueden formar relaciones simbióticas con los organismos huéspedes. Les aportan vitaminas y ácidos grasos poliinsaturados, necesarios para el crecimiento de los bivalvos que no pueden sintetizarlos por sí mismos. [13] Además, debido a que las células crecen en suspensión acuosa, tienen un acceso más eficiente al agua, CO 2 y otros nutrientes.

Las microalgas desempeñan un papel importante en el ciclo de nutrientes y en la fijación de carbono inorgánico en moléculas orgánicas y en la expresión de oxígeno en la biosfera marina .

Si bien el aceite de pescado se ha hecho famoso por su contenido de ácidos grasos omega-3 , el pescado en realidad no produce omega-3, sino que acumula sus reservas de omega-3 mediante el consumo de microalgas. Estos ácidos grasos omega-3 se pueden obtener en la dieta humana directamente de las microalgas que los producen.

Las microalgas pueden acumular cantidades considerables de proteínas según la especie y las condiciones de cultivo. Debido a su capacidad para crecer en tierras no cultivables, las microalgas pueden proporcionar una fuente alternativa de proteínas para el consumo humano o la alimentación animal. [14] Las proteínas de microalgas también se investigan como agentes espesantes [15] o estabilizadores de emulsión y espuma [16] en la industria alimentaria para reemplazar las proteínas de origen animal.

Algunas microalgas acumulan cromóforos como clorofila , carotenoides o ficobiliproteínas que pueden extraerse y utilizarse como colorantes. [17]

Cultivo de microalgas

Una variedad de especies de microalgas se producen en criaderos y se utilizan de diversas maneras con fines comerciales, incluida la nutrición humana , [18] como biocombustible , [19] en la acuicultura de otros organismos, [20] en la fabricación de productos farmacéuticos. y cosméticos , [21] y como biofertilizante . [22] Sin embargo, la baja densidad celular es un obstáculo importante en la viabilidad comercial de muchos productos derivados de microalgas, especialmente los productos de bajo costo. [23]

Los estudios han investigado los principales factores en el éxito de un sistema de criadero de microalgas: [24] [25]

Ver también

Referencias

  1. ^ Thurman, HV (1997). Introducción a la Oceanografía . Nueva Jersey, Estados Unidos: Prentice Hall College. ISBN 978-0-13-262072-7.
  2. ^ Williams, Robyn (25 de octubre de 2013). "Las algas microscópicas producen la mitad del oxígeno que respiramos". El espectáculo de la ciencia . A B C . Consultado el 11 de noviembre de 2020 .
  3. ^ Parker, Micaela S.; Burlarse, Tomás; Armbrust, E. Virginia (2008). "Conocimientos genómicos sobre microalgas marinas". Revista Anual de Genética . 42 : 619–645. doi :10.1146/annurev.genet.42.110807.091417. PMID  18983264.
  4. ^ Zorzal, Simón; Hewitt, Judi ; Gibbs, Max; Lundquist, Caralyn; Norkko, Alf (2006). "Papel funcional de grandes organismos en comunidades intermareales: efectos comunitarios y función del ecosistema". Ecosistemas . 9 (6): 1029-1040. doi :10.1007/s10021-005-0068-8. S2CID  23502276.
  5. ^ Sol, Ning; Skaggs, Richard L.; Wigmosta, Mark S.; Coleman, André M.; Huesemann, Michael H.; Edmundson, Scott J. (julio de 2020). "Modelado de crecimiento para evaluar estrategias de cultivo alternativas para mejorar la producción nacional de biomasa de microalgas". Investigación de algas . 49 : 101939. doi : 10.1016/j.algal.2020.101939 . ISSN  2211-9264. S2CID  219431866.
  6. ^ Starckx, Senne (31 de octubre de 2012) Un lugar bajo el sol: las algas son el cultivo del futuro, según investigadores en Geel Flanders Today , obtenido el 8 de diciembre de 2012
  7. ^ Cardozo, Karina H.-M.; tailandeses, guaratini; Marcelo P., Barros; Vanessa R., Falcão; Ángela P., Tonon; Norberto P., Lopes; Sara, Campos; Moacir A., ​​Torres; Anderson O., Souza; Pío, Colepicolo; Ernani, Pinto (29 de junio de 2006). "Metabolitos de algas con impacto económico". Bioquímica y Fisiología Comparada C. 146 (1–2): 60–78. doi :10.1016/j.cbpc.2006.05.007. PMID  16901759.
  8. ^ Ratha SK, Prasanna R (febrero de 2012). "Bioprospección de microalgas como fuentes potenciales de" energía verde ": desafíos y perspectivas". Bioquímica y Microbiología Aplicadas . 48 (2): 109-125. doi :10.1134/S000368381202010X. PMID  22586907. S2CID  18430041.
  9. ^ Yuvraj (2022). "Biorremediación de microalgas: un enfoque limpio y sostenible para controlar la contaminación ambiental". Innovaciones en Biotecnología Ambiental . vol. 1. Singapur: Springer Singapur. págs. 305–318. doi :10.1007/978-981-16-4445-0_13. ISBN 978-981-16-4445-0.
  10. ^ Bonachela, Juan; Raghib, Michael; Levin, Simon (21 de febrero de 2012). "Modelo dinámico de absorción flexible de nutrientes del fitoplancton". PNAS . 108 (51): 20633–20638. doi : 10.1073/pnas.1118012108 . PMC 3251133 . PMID  22143781. 
  11. ^ Wolfe, Gordon (2000). "La Ecología de Defensa Química del Plancton Marino Unicelular: Limitaciones, Mecanismos e Impactos". El Boletín Biológico . 198 (2): 225–244. CiteSeerX 10.1.1.317.7878 . doi :10.2307/1542526. JSTOR  1542526. PMID  10786943. 
  12. ^ "algas en crecimiento". WUR . Consultado el 19 de mayo de 2009 .
  13. ^ "ENERGÍA DE ALGAS (incluye nombres científicos)". ifremer. Archivado desde el original el 28 de noviembre de 2006 . Consultado el 13 de septiembre de 2006 .
  14. ^ Becker, EW (1 de marzo de 2007). "Microalgas como fuente de proteínas". Avances de la biotecnología . 25 (2): 207–210. doi :10.1016/j.biotechadv.2006.11.002. PMID  17196357.
  15. ^ Grossmann, Lutz; Hinrichs, Jörg; Weiss, Jochen (24 de septiembre de 2020). "Cultivo y procesamiento posterior de microalgas y cianobacterias para generar ingredientes alimentarios tecnofuncionales a base de proteínas". Reseñas críticas en ciencia de los alimentos y nutrición . 60 (17): 2961–2989. doi :10.1080/10408398.2019.1672137. PMID  31595777. S2CID  203985553.
  16. ^ Bertsch, Pascal; Böcker, Lucas; Mathys, Alejandro; Fischer, Peter (febrero de 2021). "Proteínas de microalgas para la estabilización de interfaces fluidas, emulsiones y espumas". Tendencias en ciencia y tecnología de los alimentos . 108 : 326–342. doi : 10.1016/j.tifs.2020.12.014 . hdl : 20.500.11850/458592 .
  17. ^ Hu, Jianjun; Nagarajan, Dillirani; Zhang, Quanguo; Chang, Jo-Shu; Lee, Duu-Jong (enero de 2018). "Cultivo heterótrofo de microalgas para la producción de pigmentos: una revisión". Avances de la biotecnología . 36 (1): 54–67. doi :10.1016/j.biotechadv.2017.09.009. PMID  28947090.
  18. ^ Leckie, Evelyn (14 de enero de 2021). "Los científicos de Adelaida convierten las microalgas marinas en 'superalimentos' para sustituir las proteínas animales". ABC Noticias . Corporación Australiana de Radiodifusión . Consultado el 17 de enero de 2021 .
  19. ^ Chisti, Yusuf (2008). "El biodiesel procedente de microalgas supera al bioetanol" (PDF) . Tendencias en Biotecnología . 26 (3): 126-131. doi :10.1016/j.tibtech.2007.12.002. PMID  18221809.
  20. ^ Arnaud Müller-Feuga (2000). «El papel de las microalgas en la acuicultura: situación y tendencias» (PDF) . Revista de Ficología Aplicada . 12 (3): 527–534. doi :10.1023/A:1008106304417. S2CID  8495961.
  21. ^ Isuru Wijesekara; Ratih Pangestuti; Se Kwon Kim (2010). "Actividades biológicas y posibles beneficios para la salud de los polisacáridos sulfatados derivados de algas marinas". Polímeros de carbohidratos . 84 (1): 14-21. doi :10.1016/j.carbpol.2010.10.062.
  22. ^ Upasana Mishra; Sunil Pabbi (2004). "Cianobacterias: un potencial biofertilizante para el arroz" (PDF) . Resonancia . 9 (6): 6–10. doi :10.1007/BF02839213. S2CID  121561783.
  23. ^ Yuvraj; Ambarish Sharan Vidyarthi; Jeeoot Singh (2016). "Mejora de la densidad celular de Chlorella vulgaris: estudios de fotobiorreactor de mesa agitada y de matraz para identificar y controlar factores limitantes" . Revista Coreana de Ingeniería Química . 33 (8): 2396–2405. doi :10.1007/s11814-016-0087-5. S2CID  99110136.
  24. ^ Yuvraj; Padmini Padmanabhan (2017). "Conocimiento técnico sobre los requisitos para el crecimiento de microalgas saturadas de CO2 en fotobiorreactores". 3 Biotecnología . 07 (2): 119. doi :10.1007/s13205-017-0778-6. PMC 5451369 . PMID  28567633. 
  25. ^ Yuvraj; Ambarish Sharan Vidyarthi; Jeeoot Singh (2016). "Mejora de la densidad celular de Chlorella vulgaris: estudios de fotobiorreactor de mesa agitada y de matraz para identificar y controlar factores limitantes" . Revista Coreana de Ingeniería Química . 33 (8): 2396–2405. doi :10.1007/s11814-016-0087-5. S2CID  99110136.
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Microphyte .