Forskning afslører hemmeligheder om jernopbevaring i alger

Ny forskning viser, at fytoplankton-jernlagringsstrategier kan bestemme, hvilke arter der trives i skiftende oceaner og påvirker marine fødevæv, ifølge en nylig avis i Proceedings of the National Academy of Sciences . Forskningen undersøgte to primære metoder til jernlagring og fandt ud af, at den ene gør arter mere modstandsdygtige over for mangel på det sjældne og essentielle element.

"Fytoplanktons evne til at lagre jern driver vigtige kemiske kredsløb og former hele havets økologi, " sagde forfatteren Ben Twining, en seniorforsker og Henry L. og Grace Dohertys vicepræsident for uddannelse ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Hvis vi vil forstå, hvordan havene reagerer på klimaændringer, vi er nødt til at forstå jernkredsløbet."

Undersøgelsen fokuserede på kiselalger, encellede alger, der lever inde i glasskaller og er en af ​​de mest rigelige grupper af fytoplankton. En hemmelighed bag deres succes, Twining mener, er hvor godt de opbevarer jern, et kritisk næringsstof, der er knapt i 40 procent af det globale hav. Kiselalger lagrer jern ved to hovedmetoder:at opbevare molekylerne i et poselignende organ kaldet en vakuole eller kemisk låse dem væk i proteinet ferritin.

Forskerne fandt ud af, at kiselalger, der bruger ferritin, har en reel fordel i forhold til konkurrenterne. Jern har en tendens til at trænge ind i fattige områder i impulser, raslede op af storme, der rækker ned og rører dybt jernrigt vand op, eller vind, der fører støv fra fjerne lande. Et mikroskopisk fødevanvid opstår derefter:fytoplankton snupper jernet og bruger det til hurtigt at formere sig. Holdet fandt ud af, at kiselalger, der fremstiller ferritin, var i stand til at bruge disse tider af rigelighed til at forberede sig på de længere perioder med jernsult, der følger.

"Jo flere nødder et egern kan opbevare, jo mere sandsynligt er det at overleve magre tider, "Twining sagde. "Vi tror, ​​at den samme proces er sand med fytoplankton og jern."

Efterhånden som klimaændringer ændrer jernets geografi i det globale hav, nogle områder vil blive fattigere på jern - hvilket lyder som gode nyheder for kiselalger, der laver ferritin. Gunstige forhold kan hjælpe dem med at udkonkurrere andre typer kiselalger, i sidste ende påvirke madbaner i de økosystemer, de lever i, og endda store havcyklusser.

Forskerne nåede frem til disse konklusioner gennem nye metoder. Professor Adrian Marchettis hold ved University of North Carolina Chapel Hill brugte avancerede sekventeringsteknologier til at observere, hvad der skete med kiselalgernes genekspression, når de stod over for en jernpuls, mens Twining målte mængden af ​​jern inde i individuelle celler.

"Måden denne undersøgelse forbinder molekylære og biokemiske målinger for at afsløre individuelle arters adfærd i et naturligt planteplanktonsamfund er ret sjælden og forhåbentlig fremtidens vej, " sagde Twining. "Jeg tror, ​​at dette er en ny bølge af oceanografi, der kan vise, hvordan fytoplanktonsamfund former havet."