Diatomi: nitrati namesto kisika

Kako diatomi preživijo na temnem morskem dnu

Lasersko skeniranje fluorescenčne slike morskega diatoma Amphora coffeaeformis. Rdeča: avtofluorescentni kloroplasti, zelena: lipidne membrane (obarvane z MDY-64). © Martin Beutler / bionsys GmbH
prebral

V oceanih je polno alg, ki fotosintezirajo na sončni svetlobi. Vendar pa je že nekaj časa znano, da diatomi lahko preživijo tudi na temnem morskem dnu, kjer ni mogoča niti fotosinteza niti dihanje s kisikom. Zdaj znanstveniki poročajo v reviji "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS), kako deluje ta podvig: diatomi v temi dihajo s soljo, nitratom, namesto kisikom.

Čeprav so fotosintetske alge velikosti le nekaj stotih milimetrov, se v naših oceanih pojavljajo v tako velikem številu, da predstavljajo približno 40 odstotkov morske primarne proizvodnje, to je kopičenja biomase z uporabo sončne svetlobe in ogljikovega dioksida. Pogosto tvorijo ogromno plavajoče "rože" na morski gladini ali rjavkasto-zelenkasto travo na morskem dnu.

Sledenje metaboličnih poti diatomov

Diatomi ali diatomi pa lahko preživijo tudi brez svetlobe in kisika, na primer na morskem dnu. V svoji novi raziskavi so znanstveniki Anja Kamp, Dirk de Beer, Jana L. Nitsch, Gaute Lavik in Peter Stief z Inštituta za morsko mikrobiologijo Max Planck iz Bremena v laboratoriju gojili različne vrste diatomov, da bi raziskali, katere presnovne poti majhne alge omogočajo preživetje v temi.

Diatomi pridobivajo svojo energijo na sončni svetlobi s pomočjo fotosinteze. Tako nastane tudi kisik, ki prodre globlje v morsko dno kot svetloba. Diatomi, tako kot živali in ljudje, potrebujejo kisik za svoje celično dihanje. Vendar pa diatomi lahko preživijo zakopani v oceanskem dnu, kjer ni na voljo niti svetlobe niti kisika. Tukaj dihajo z nitratom namesto s kisikom. Za prokariote (tj. Organizme brez celičnega jedra, kot so bakterije), so znane različne presnovne poti dihanja z nitrati. Vendar evkarioti (tj. Organizmi z jedrom, kot so diatomi) fotosintezirajo in lahko dihajo z nitrati, še niso bili znani. Metabolična pot dihanja z nitrati, dokazana za diatome, se imenuje disimilatorna redukcija nitrata do amonijaka ali kratka DNRA. Tu se nitrat (NO3-) najprej reducira do nitrita (NO2-) in nato še do amonija (NH4 +). Anja Kamp / MPI za morsko mikrobiologijo

Raziskovalci so ugotovili, da obstaja povezava med nitratom, ki hrani diatomsko celico, in njenim preživetjem brez svetlobe in kisika. Po mnenju znanstvenikov, več nitratov je celica imela na voljo, dlje je lahko preživela v temi, torej brez možnosti, da bi s fotosintezo tvorila kisik.

V poskusih z diatomom Amphora coffeaeformis na osnovi kavnih zrn so lahko dokazali, da enocelične alge dihajo v temi s pomočjo shranjenega nitrata. V samo enem dnevu porabijo večino shranjenega nitrata in ga pretvorijo v amonij, ki ga izloči celica. zaslon

Nitratatmung z bakterijami nič nenavadnega

Najpomembnejši rezultat raziskovalcev Max Planck iz Bremena pa je, da celice nitrat uporabljajo v temi samo za dihanje in ne, kot na sončni svetlobi, za gradnjo biomase. Kamp pravi: "Iz hitrega uživanja nitratov in pomanjkanja rasti celic sklepamo, da je dihanje nitratov v diatomih proces, ki sproži le stanje mirovanja in ga ne vzdržuje daljše časovno obdobje.,

Dihanje nitratov pri bakterijah ni redkost, saj je veliko mikrobov, ki so jih preučevali na inštitutu Max Planck, sposobni dihati z nitrati, sulfatom ali železom. Presenetljivo pa lahko, da alge, organizmi s celičnim jedrom, izvajajo tudi fotosintezo in nitracijsko dihanje. (PNAS, 2011; doi: 10.1073 / pnas.1015744108)

(Institut za pomorsko mikrobiologijo Max Planck, 16.03.2011 - DLO)