Et giftigt kemikalie i marine økosystemer viser sig at spille en gavnlig rolle

Fortalere for sund kost hylder ofte fordelene ved at tilføje antioxidanter til ens kost. Disse forbindelser menes at undertrykke "frie radikaler" molekyler i kroppen, der kan ælde celler som en reaktion på stress.

Disse destruktive frie radikaler - kendt som reaktive iltarter - findes også i marine økosystemer og menes at nedbryde cellerne i fytoplankton og andre organismer. Et nyt papir, imidlertid, tyder på, at disse molekyler faktisk spiller en gavnlig rolle, ophæve noget konventionel visdom.

Julia Diaz, en nyansat marin biogeokemist ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego, og kolleger rapporterer, at de reaktive iltarter produceret af én type fytoplankton, kiselalger Thalassiosira oceanica, beskytter celler mod overproduktion af en forbindelse, der bruges til at drive fotosyntese. I det væsentlige, at reaktive oxygenarter beskytter cellernes batterier mod virkningerne af overopladning.

Studiet, "NADPH-afhængig ekstracellulær superoxidproduktion er afgørende for fotofysiologien i den marine kiselalger Thalassiosira oceanica, " vises 22. juli i journalen Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Vores resultater peger på en ny rolle for reaktive iltarter i den fotosyntetiske sundhed af denne kiselalger. Den næste udfordring er at afgøre, om denne proces også eksisterer i andre fytoplanktonarter, " sagde Diaz.

Resultaterne kan have konsekvenser for marine organismer og deres kemiske miljø. Den type reaktive oxygenarter, som Diaz studerede, er kendt som superoxid, som er et ladet oxygenatom. Superoxid er blevet identificeret som en sandsynlig synder i uddøde af fisk og havdyr, når giftige algeopblomstringer spredes i havet, tyder på et behov for videnskabsmænd for bedre at forstå, hvordan og hvorfor det produceres under visse omstændigheder. De forskellige positive og negative roller af superoxid kan være en kritisk faktor i, hvordan marine økosystemer reagerer på klimaændringer. Det er muligt, Diaz sagde, at superoxidproduktion kunne afbøde stress, som er en form for havmodstandsdygtighed over for skiftende klima, som ikke er blevet forstået tidligere.

Superoxid er til stede i hele havets økosystemer, men hvordan det bruges af kiselalger som T. oceanica havde været et mysterium. De har brug for sollys og kulstof til at udføre fotosyntese og har en række forskellige måder at udføre opgaven på for at tilpasse sig til enten svage eller intense lysforhold. En forbindelse, de laver kaldet NADPH, er den strømkilde, der lader dem optage og "fikse" kulhydrat til kulhydrater. Meget stærkt lys kan få kiselalger til at overproducere NADPH.

Efter at have studeret superoxidproduktion i kiselalger ved forskellige lysniveauer, Diaz og kolleger konkluderede, at beslægtet med en overspændingsbeskytter, at lave superoxid beskytter celler på tidspunkter, hvor der produceres for meget NADPH, og genopretter balancen for at holde fotosyntesen på maksimal effektivitet.

Diaz, som sluttede sig til Scripps-fakultetet som adjunkt i denne måned, udførte denne forskning som postdoc ved Woods Hole Oceanographic Institution i Woods Hole, Masse., og som assisterende professor ved University of Georgia Skidaway Institute of Oceanography. Sydney Plummer, som også bidrog til undersøgelsen, vil fortsætte denne forskning som Diaz' ​​studerende i Scripps Ph.D. program, der starter til efteråret.