Opdagelsen af ​​den parasitære arsencyklus kan give et glimt af livet i fremtiden, varmere oceaner

En nyopdaget parasitisk cyklus, hvor havbakterier holder fytoplankton på et energiforbrugende løbebånd til afgiftning af næringsstoffer, kan give en forsmag på, hvad yderligere havopvarmning vil bringe.

Forskningen, udført af Oregon State University-forskere i Sargassohavet nær Bermuda, kan også forklare, hvordan bakterierne, SAR11, kom til at være så produktiv.

Resultaterne blev offentliggjort i dag i mBio .

I store vandmasser, plankton er samlingen af ​​organismer, der ikke er i stand til at svømme mod strømmen.

Planteplankton refererer til det autotrofe, eller selvfodring, komponenter i fællesskabet - dem, der kan producere, ofte via fotosyntese, organiske forbindelser som fedtstoffer, proteiner og kulhydrater fra stoffer i deres miljø.

Allerede, i mange af de store, varme områder af havet, fytoplankton skal håndtere udfordringen med at skelne mellem fosfat, et knapt næringsstof, der er afgørende for cellevækst, og arsenat, som er kemisk ens, men giftig.

"Mange planteplankton, inklusive den mest almindelige planteplanktontype i varme oceaner, Prochlorococcus, afgifte arsenat ved at tilføje methylgrupper, " forklarer Kimberly Halsey, en mikrobiologisk forsker ved Oregon State University og en medforfatter på undersøgelsen.

En methylgruppe er et carbonatom bundet til tre hydrogenatomer.

"Vi fandt ud af, at det mest udbredte ikke-fotosyntetiske plankton i havene, SAR11 bakterier, fjern methylgrupperne, frigivelse af giftige former for arsen tilbage i vandet, " sagde Steve Giovannoni, anerkendt professor i mikrobiologi ved OSU og også studiemedforfatter. "Det tyder på, at methylering og demethylering af arsenforbindelser skaber en cyklus, hvor fytoplanktonet aldrig kan komme videre - de overfører konstant energi til den arsenat-resistente SAR11."

Processen gør SAR11, træde i kræft, parasitter.

"Det kan måske hjælpe med at forklare, hvorfor SAR11 er så succesfulde, overgår alt andet plankton i deres antal, " sagde Giovannoni.

Sargassohavet, den eneste region på Jorden beskrevet som et hav, der ikke har nogen landgrænser, er en subtropisk havgyre øst for Bermuda; et gyre er et stort system af cirkulerende strømme.

Kendt for sin dybe blå farve og karakteristiske, brun Sargassum tang, Sargassohavet ligger mellem Golfstrømmen og Nordatlanten, Kanariske og nordatlantiske ækvatorialstrømme.

"Sargassohavet kaldes nogle gange en havørken, fordi der ikke er nok fosfor i vandet til at understøtte store opblomstringer af planteplankton, " sagde Halsey. "Oceanørkener udvider sig, efterhånden som havene absorberer varme og bliver varmere."

Den parasitære arsencyklus er en proces, som forskere forudser vil blive mere udbredt, efterhånden som Jorden fortsætter med at varme.

"Cyklusen kan hjælpe med at forklare, hvorfor fotosyntesehastigheden i havet nogle gange er meget højere, end vi forventer, " sagde Halsey. "Med andre ord, SAR11 får planteplanktonet til at arbejde meget hårdere. En af de store udfordringer inden for oceanografi er at forstå, hvad der forårsager variation i hastigheder af fotosyntese udført af fytoplankton."