Крошечный планктон играет большую роль в глобальном углеродном цикле
Фотосинтез - не единственный способ накопления углерода, используемый диатомовыми водорослями, обитающими в океане, говорится в новом исследовании. Оказалось, что эти одноклеточные планктоны накапливают углерод, непосредственно питаясь органическим углеродом, рассеянным по всему океану.
Это открытие способно существенно пересмотреть наши нынешние представления о количестве углекислого газа, которое диатомовые могут выводить из атмосферы.
Следовательно, это открытие может привести к пересмотру глобального углеродного цикла, что очень важно, поскольку мы продолжаем бороться с проблемами, вызванными изменением климата.
Исследование было проведено группой биоинженеров, специалистов по геномике и биоинформатике из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Фотосинтез и прямое питание
Объектом исследования стал вид диатомовых Cylindrotheca closterium, который встречается в океанах повсеместно. Результаты показали, что именно этот диатомовый может одновременно осуществлять фотосинтез и прямое потребление углерода.
Примечательно, что эти данные совпали в более чем 70 % образцов воды, проанализированных командой из океанов по всему миру.
Интересно, что этот вид демонстрирует значительно более быстрый рост, когда он потребляет органический углерод в дополнение к фотосинтезу.
Еще более захватывающей является возможность того, что определенные бактерии напрямую поставляют органический углерод значительному проценту этих диатомей, рассеянных по глобальным водам, что еще больше повышает их роль в связывании углерода и оказывает влияние на морские экосистемы в широком масштабе.
Диатомовые водоросли, потребляющие углерод
Важнейшим инструментом, использованным в процессе работы, стал геномный подход к моделированию метаболизма. Этот инструмент помог специалистам расшифровать метаболизм Cylindrotheca closterium.
Исследователи включили в свою геномную метаболическую модель глобальные данные об экспрессии генов, полученные в ходе океанской экспедиции TARA, что стало первым достижением в этой области.
Данные метаболического моделирования подтвердили результаты недавних лабораторных экспериментов, которые свидетельствуют о том, что диатомовые водоросли могут полагаться не только на фотосинтез. Вместо этого они могут использовать различные стратегии для поглощения необходимого углерода.
Решение диатомового парадокса
Изучив физические и химические параметры образцов океанической воды, команда не обнаружила корреляции между этими факторами и тенденцией диатомей переходить от фотосинтеза к стратегии прямого питания.
Однако при изучении конкретных популяций бактерий, сосуществующих с Cylindrotheca closterium, была обнаружена закономерность.
Это открытие намекает на распространенность миксотрофии - явления, сочетающего фотосинтез и прямое потребление органического углерода.
Исследовательская группа предполагает, что определенные бактерии могут подпитывать диатомовые водоросли, тем самым помогая им стать одними из самых успешных и жизненно важных микробов с точки зрения производства кислорода, связывания углерода и поддержки почти всей океанической жизни.
Новые перспективы глобального круговорота углерода
«Диатомовые водоросли являются основными участниками морских пищевых цепей и ключевыми факторами глобального круговорота углерода. Ранее мы оценивали все модели круговорота углерода, исходя из предположения, что единственная роль, которую играют диатомовые, - это фиксация углекислого газа», - отметил Карстен Ценглер, профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Наши результаты показывают, что это не так, и что диатомовые одновременно также потребляют органический углерод. Мы считаем, что эти результаты будут иметь большое значение для нашего понимания глобального круговорота углерода».
Команда надеется, что это проницательное открытие послужит стимулом для более пристального изучения глобального круговорота углерода и подтолкнет к дальнейшим исследованиям симбиотических отношений между диатомовыми водорослями и бактериями.
