Biophysical aspects affecting substrate detachment of benthic dinoflagellates

Abstract

[eng] Benthic dinoflagellates play an important role in marine coastal ecosystems, but their ability to form harmful algal blooms (HABs) has raised significant ecological and public health concerns. These organisms produce mucilage, which influences their ability to adhere to substrates and impacts their detachment, dispersal, and ecological interactions. This study investigates the role of nutrient limitations and biophysical factors on cell morphology, mucus production, and substrate detachment in the dinoflagellate Coolia sp. Using microrheology techniques, I explore how different nutrient conditions (nitrogen and phosphorus limitation) affect cell growth and mucus properties. I also explore cell detachment dynamics in response to flow conditions using microfluidics. Results reveal that phosphorus-limited conditions impact in cell morphology and mucus production. In particular, rheological analysis of the mucus produced by cells showed that phosphorus limitation increases the viscosity of the mucilage. Microfluidic experiments demonstrated that cell detachment is strongly influenced by flow velocity. Coolia sp. cells exhibit active response mechanisms and strong adhesion and resistance to these flows. This study provides insights into the biophysical factors influencing the detachment of benthic dinoflagellates from substrates, contributing to a deeper understanding of the mechanisms behind HABs formation and dispersal. The results underscore the importance of nutrient availability in regulating both cellular and ecological processes in these microorganisms, offering potential pathways for future research and management strategies to mitigate the impacts of harmful algal blooms.

[spa] Los dinoflagelados bentónicos desempeñan un papel crucial en los ecosistemas marinos costeros, pero su capacidad para formar floraciones de algas nocivas (FAN) ha suscitado importantes preocupaciones ecológicas y de salud pública. Estos organismos producen mucílago, que influye en su capacidad para adherirse a los sustratos y repercute en su desprendimiento, dispersión e interacciones ecológicas. Este estudio investiga el papel de las limitaciones de nutrientes y los factores biofísicos en la morfología celular, producción de mucílago y el desprendimiento del sustrato en el dinoflagelado Coolia sp. Mediante técnicas de microrreología, se ha explorado cómo las diferentes condiciones de nutrientes (limitación de nitrógeno y fósforo) afectan al crecimiento celular y a las propiedades del mucílago. También con la aplicación de microfluídica se ha podido registrar la dinámica de desprendimiento celular en condiciones de flujo controlado. Los resultados revelan que las condiciones de limitación de fósforo afectan a la morfología celular y a la producción de moco. En concreto, el análisis reológico del moco producido por las células mostró que la limitación de fósforo aumenta la viscosidad del mucílago. Los experimentos microfluídicos demostraron que el desprendimiento celular está fuertemente influido por la velocidad del flujo. Las células de Coolia sp. han mostrado mecanismos de respuesta activos y una fuerte adhesión y resistencia a estos flujos. Este estudio proporciona información sobre los factores biofísicos que influyen en el desprendimiento de los dinoflagelados bentónicos de los sustratos, contribuyendo a una comprensión más profunda de los mecanismos que subyacen a la formación y dispersión de las HABs. Nuestros resultados subrayan la importancia de la disponibilidad de nutrientes en la regulación de los procesos celulares y ecológicos de estos microorganismos, ofreciendo posibles vías para futuras investigaciones y estrategias de gestión destinadas a mitigar el impacto de las floraciones de algas nocivas.