Ozean-Diatomeen entdecken neues Verhalten im Kohlenstoffkreislauf

BerlinEine Studie der Universität von Kalifornien in San Diego hat herausgefunden, dass Ozeandiatomeen nicht nur durch Photosynthese Kohlendioxid aufnehmen, sondern auch organischen Kohlenstoff direkt verzehren. Diese neue Erkenntnis, die am 17. Juli 2024 in Science Advances veröffentlicht wurde, könnte unser Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs revolutionieren.

Hier sind die wesentlichen Erkenntnisse der Studie:

Mischernährung bei Diatomeen: Neue Erkenntnisse aus der Ozeanforschung

• Diatomeen nutzen neben der Photosynthese auch organischen Kohlenstoff.
• Bei 70% der Ozeanproben zeigt Cylindrotheca closterium gleichzeitig Mixotrophie.
• Genomweite Stoffwechselmodelle haben diese Verhaltensweisen aufgedeckt.
• Bestimmte Bakterien könnten Diatomeen mit organischem Kohlenstoff versorgen.

Diatomeen sind einzellige Organismen, die in allen Ozeanen der Welt vorkommen. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Kohlenstoffaufnahme und sind ein wesentlicher Bestandteil der maritimen Nahrungsketten. Bisher nahm man an, dass sie Kohlenstoff nur durch Photosynthese gewinnen. Neue Forschungen zeigen jedoch, dass die Diatomee Cylindrotheca closterium in den meisten untersuchten Meeresproben auch organischen Kohlenstoff aufnimmt.

Professor Karsten Zengler von der UC San Diego erklärte, dass Diatomeen nicht nur Fotosynthese betreiben, sondern auch organischen Kohlenstoff konsumieren. Diese Entdeckung könnte unser Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs revolutionieren. Das Forschungsteam nutzte detaillierte genetische Modelle, um dieses Verhalten zu untersuchen, und griff dabei auf Daten der TARA-Ozeanexpedition zurück. Zum ersten Mal wurden solche detaillierten Modelle global angewendet.

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Die Studie ergab, dass einige Bakterien Diatomeen mit organischem Kohlenstoff versorgen können. Dadurch können Diatomeen wachsen und Sauerstoff produzieren, was für das marine Nahrungsnetz bedeutend ist. Das Team untersuchte verschiedene Faktoren wie Temperatur, pH-Wert und Salinität des Meerwassers. Sie fanden keinen Zusammenhang zwischen diesen Faktoren und den nicht-photosynthetischen Aktivitäten der Diatomeen. Jedoch stellten sie eine starke Verbindung zwischen Diatomeen und den sie begleitenden Bakterien fest.

Mixotrophie bezeichnet Organismen, die sowohl Photosynthese betreiben als auch organischen Kohlenstoff aufnehmen. Diese Vorgehensweise könnte erklären, warum Diatomeen sich so verhalten. Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse zu weiteren Untersuchungen über die Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Diatomeen sowie deren Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf anregen werden.

Ein Team der UC San Diego erweitert sein Projekt, um zu erforschen, wie verbreitet die Mixotrophie unter verschiedenen Diatomeenarten ist. Frühere Laborstudien deuteten auf dieses Verhalten hin, jedoch konnte es bisher nicht im Ozean getestet werden. Mithilfe fortschrittlicher, genomweiter Modellierung lösten die Forscher dieses Problem und identifizierten aktive Stoffwechselprozesse anhand von Genexpressionsdaten.

Das Team untersucht noch, welchen Nutzen die Bakterien aus dieser Partnerschaft ziehen. Sie hoffen, dass ihre Forschung eine Neubewertung aktueller Modelle des Kohlenstoffkreislaufs auslöst. Das Verständnis darüber, wie Kieselalgen Kohlenstoff aufnehmen, könnte entscheidend im Kampf gegen den Klimawandel sein. Dies ist ein vielversprechender Fortschritt in der Meeresbiologie und der Kohlenstoffkreislaufforschung.