Fykologer opdager, hvad der får nogle brunalger til at skinne og andre ikke

Rum af ensartet størrelse, tætpakkede mikrosfærer er det, der får nogle brunalger til at flimre som opal. Kobe University-opdagelsen kaster ikke kun lys over mekanismen bag algens strukturelle farvning, den er også den første, der opdager effekten i en række andre brunalger end de to, hvor man vidste, at den opstod.

De fleste brunalger er faktisk gulbrune, men dykkere bemærkede, at en art, der ligner Sporochnus i rækkefølgen Sporochnales, skinner som påfuglefjer i gult, lysegrønt eller blåt, når direkte lys skinner på dem.

Kobe Universitys fykolog Kawai Hiroshi siger:"Da jeg selv er dykker, har jeg observeret og samlet Sporochnus-arter mange gange mange steder, men jeg har aldrig set et individ, der så ud til at lyse grønt, så jeg var interesseret i at analysere det."

Et opal-lignende farvespil eller "iriscens" er kendt for at forekomme i to andre ordener af brunalger, men aldrig i Sporochnales, og i særdeleshed ikke hos tangarterne, der er blevet et samtaleemne blandt dykkere. "Jeg ønskede at afklare mekanismen bag denne grønne glød, og undrede mig også over, hvorfor dette fænomen ikke almindeligvis forekommer hos andre Sporochnus-arter," siger Kawai.

En grund til, at ingen andre har beskrevet fænomenet, kan være organismens skrøbelighed.

Kawai forklarer, "Generelt set er Sporochnus-arter meget skrøbelige og beskadiges ofte inden for en kort periode efter at være blevet indsamlet og fjernet fra havet, hvilket gør det meget vanskeligt at observere detaljerne i den intakte organisme. Derfor dykkede vi til en 25 meters dybde i Kushimoto, det sydligste punkt på Japans hovedø, ​​for at observere og fotografere algerne.

"Derefter indsamlede vi nogle prøver, placerede dem i en stor mængde havvand for at forhindre skader og kørte dem til laboratoriet for at udføre detaljerede observationer af de sunde alger, også ved at bruge en specialiseret fikseringsmetode for at bevare deres sarte træk."

Indsatsen gav pote. I European Journal of Phycology , har gruppen offentliggjort ikke kun fantastiske billeder af de iriserende alger, men også deres analyse ved hjælp af elektronmikroskopiske billeder for at forklare, hvor effekten kommer fra. I lighed med andre brunalger, der udviser strukturel farve, har organismerne cellulære rum, der er pakket med mikrosfærer af meget ensartet størrelse.

Disse såkaldte "iriserende kroppe" reflekterer grønt lys meget mere end andre farver, som er kilden til farveeffekten. Forskerne forklarer i papiret, "Det er kendt, at regelmæssige arrangementer af fine strukturer såsom krystaller og flerlagsmembraner forårsager strukturel farvning i både organiske og uorganiske strukturer."

Effekten kan således være et resultat af samspillet mellem lys, der reflekteres fra forskellige "lag" af de fine strukturer, som slukker nogle farver og slipper igennem andre.

For at understøtte denne hypotese sammenlignede Kobe University-teamet to Sporochnus-arter, den ene med og en anden uden glitrende farver. Hos begge arter fandt de ud af, at celler i enderne af deres fotosyntetiske filamenter indeholdt sfæriske legemer, der reflekterer lys klart, og som derfor kaldes "iriserende legemer."

Disse iriserende kroppe var i begge tilfælde tæt fyldt med små nanosfærer, men hos den art, der ikke udviser egentlig iriserende, smeltede nanosfærerne sammen og resulterede i, at rummet blev fyldt med kugler af meget forskellige størrelser. På den anden side, i den iriserende brunalge, forblev nanosfærerne af ensartet størrelse mellem 130 og 160 nanometer, hvilket er i overensstemmelse med, hvordan strukturel farvning kun forstærker udvalgte farver baseret på størrelsen og afstanden mellem de fine strukturer.

"Nu hvor vi har en vis forståelse af mekanismen bag den strukturelle farvning, vil vi gerne præcisere den økologiske relevans af denne egenskab og det evolutionære forhold mellem strukturen og mekanismen i forskellige brunalger, der udviser fænomenet," forklarer Kawai.

Mens iridescens i de andre brunalger er blevet forbundet med fotosyntese, vokser algen, som Kawai studerede, på dybere vand, hvilket gør det usandsynligt, at formålet er det samme.

Kawai siger:"De iriserende kroppe indeholder også meget reaktive stoffer, der, når de frigives ved brud af iriserende kroppe, ødelægger hele cellen på kort tid. Da disse alger vokser i farvande, hvor der er rigeligt med algeædende fisk, er de reaktive stoffer menes at spille en rolle i at frastøde græssere.

"Vi mener således, at den strukturelle farve kan spille en rolle i kommunikationen mellem organismer, såsom camouflage eller en advarsel til græssere."

Flere oplysninger: Hiroshi Kawai et al., Strukturel farve i brunalgeslægten Sporochnus (Sporochnales, Phaeophyceae), European Journal of Phycology (2024). DOI:10.1080/09670262.2024.2340020

Leveret af Kobe University