Reproducción e historias de vida

Las algas se regeneran por reproducción sexual, en la que intervienen gametos masculinos y femeninos (células sexuales), por reproducción asexual o por ambas vías.

La reproducción asexual es la producción de progenie sin la unión de células o material nuclear. Muchas algas pequeñas se reproducen asexualmente por división celular ordinaria o por fragmentación, mientras que las algas más grandes se reproducen por esporas. Algunas algas rojas producen monosporas (células esféricas con paredes, no flageladas) que son transportadas por las corrientes de agua y que al germinar producen un nuevo organismo. Algunas algas verdes producen esporas no móviles llamadas aplanosporas, mientras que otras producen zoosporas, que carecen de verdaderas paredes celulares y llevan uno o más flagelos. Estos flagelos permiten a las zoosporas nadar hasta un entorno favorable, mientras que las monosporas y aplanosporas tienen que depender del transporte pasivo por las corrientes de agua.

La reproducción sexual se caracteriza por el proceso de meiosis, en el que las células de la progenie reciben la mitad de su información genética de cada célula madre. La reproducción sexual suele estar regulada por acontecimientos ambientales. En muchas especies, cuando la temperatura, la salinidad, los nutrientes inorgánicos (por ejemplo, fósforo, nitrógeno y magnesio) o la duración del día se vuelven desfavorables, se induce la reproducción sexual. Un organismo que se reproduce sexualmente suele tener dos fases en su ciclo vital. En la primera fase, cada célula tiene un solo juego de cromosomas y se llama haploide, mientras que en la segunda fase cada célula tiene dos juegos de cromosomas y se llama diploide. Cuando un gameto haploide se fusiona con otro gameto haploide durante la fecundación, la combinación resultante, con dos juegos de cromosomas, se denomina cigoto. Inmediatamente o en algún momento posterior, una célula diploide se somete directa o indirectamente a un proceso especial de división celular reductora (meiosis). Las células diploides en esta fase se denominan esporofitas porque producen esporas. Durante la meiosis, el número de cromosomas de un esporófito diploide se reduce a la mitad y las células hijas resultantes son haploides. En algún momento, inmediato o posterior, las células haploides actúan directamente como gametos. En las algas, al igual que en las plantas, las células haploides en esta etapa se denominan gametofitos porque producen gametos.

Los ciclos de vida de las algas que se reproducen sexualmente varían; en algunas, la etapa dominante es el esporofito, en otras es el gametofito. Por ejemplo, el Sargassum (clase Phaeophyceae) tiene un cuerpo diploide (esporófito) y la fase haploide está representada por los gametos. Ectocarpus (clase Phaeophyceae) tiene etapas vegetativas alternas diploides y haploides, mientras que Spirogyra (clase Charophyceae) tiene una etapa vegetativa haploide, y el cigoto es la única célula diploide.

En las especies de agua dulce especialmente, el óvulo fecundado, o cigoto, a menudo pasa a un estado latente llamado zigospora. Las zigosporas suelen tener una gran reserva de alimento y una pared celular gruesa y resistente. Tras un estímulo ambiental adecuado, como un cambio de luz, temperatura o nutrientes, las zigosporas son inducidas a germinar y a iniciar otro periodo de crecimiento.

La mayoría de las algas pueden vivir durante días, semanas o meses. A veces, las algas pequeñas se encuentran en abundancia durante un corto período del año y permanecen inactivas durante el resto del año. En algunas especies, la forma latente es un quiste resistente, mientras que otras especies permanecen en estado vegetativo pero en números de población muy bajos. Algunas especies grandes y adheridas son verdaderas perennes. Pueden perder el cuerpo principal al final de la temporada de crecimiento, pero la parte que se adhiere, la fijación, produce un nuevo crecimiento sólo al comienzo de la siguiente temporada de crecimiento.

Las algas rojas, ejemplificadas por la Polysiphonia, tienen algunos de los ciclos de vida más complejos conocidos para los organismos vivos. Tras la meiosis, se producen cuatro tetrasporas haploides, que germinan para producir un gametofito masculino o femenino. Cuando madura, el gametofito masculino produce unas ramas espermatangiales especiales que llevan unas estructuras, llamadas espermatangios, que contienen los espermatozoides, los gametos masculinos. El gametofito femenino produce ramas carpogoniales especiales que contienen carpogonios, los gametos femeninos. La fecundación se produce cuando un esperma masculino, transportado por las corrientes de agua, choca con la parte extendida de un carpogonio femenino y los dos gametos se fusionan. El carpogonio fecundado (el cigoto) y el tejido gametofítico femenino que lo rodea se convierten en una estructura en forma de cesta o pústula llamada carposporófito. El carposporófito acaba produciendo y liberando carposporas diploides que se convierten en tetrasporófitos. Algunas células del tetrasporófito se someten a meiosis para producir tetrasporas, y el ciclo se repite. En el ciclo vital de la Polysiphonia, y de muchas otras algas rojas, hay gametofitos masculinos y femeninos separados, carposporofitos que se desarrollan sobre los gametofitos femeninos, y tetrasporofitos separados.

Los ciclos vitales de las diatomeas, que son diploides, también son únicos. Las paredes de las diatomeas, o frústulas, están compuestas por dos partes superpuestas (las válvulas). Durante la división celular, se forman dos nuevas válvulas en el centro de la célula y dividen el protoplasma en dos partes. En consecuencia, las nuevas válvulas suelen ser algo más pequeñas que las originales, por lo que, tras muchas generaciones sucesivas, la mayoría de las células de la población en crecimiento son más pequeñas que sus progenitoras. Cuando estas diatomeas alcanzan un tamaño críticamente pequeño, se puede estimular la reproducción sexual. Las pequeñas células diploides se someten a la meiosis y, entre las diatomeas pennadas (delgadas y elípticas), los gametos haploides resultantes se fusionan en un cigoto, que crece bastante y forma un tipo especial de célula llamada auxospora. La auxospora se divide, formando dos grandes células vegetativas, y de esta manera se renueva el tamaño mayor. En las diatomeas céntricas existe una marcada diferenciación entre gametos femeninos no móviles, que actúan como óvulos, y gametos masculinos móviles (típicamente uniflagelados).