Nieuwe inzichten in koolstofcyclus: diatomeeën eten ook organische koolstof direct

AmsterdamEen onderzoek van de Universiteit van Californië, San Diego, onthulde dat oceaandiatomeeën niet alleen door middel van fotosynthese koolstof opnemen, maar ook organische koolstof direct consumeren. Deze nieuwe ontdekking, gepubliceerd in Science Advances op 17 juli 2024, kan onze kijk op de wereldwijde koolstofcyclus veranderen.

Hier zijn de belangrijkste punten uit het onderzoek opgesomd:

• Diatomeeën nemen naast fotosynthese ook organische koolstof op.
• Cylindrotheca closterium vertoont in 70% van de oceaanmonsters gelijktijdige mixotrofie.
• Deze gedragingen zijn onthuld door metabolische modellering op genoomschaal.
• Bepaalde bacteriën voeden mogelijk organische koolstof aan diatomeeën.

Diatomeeën zijn eencellige organismen die in oceanen over de hele wereld voorkomen. Ze spelen een belangrijke rol bij het opnemen van koolstof en zijn een essentieel onderdeel van de voedselketens in de oceaan. Voorheen werd gedacht dat ze alleen via fotosynthese koolstof opnamen. Nieuw onderzoek heeft echter aangetoond dat de diatomee Cylindrotheca closterium ook organische koolstof opneemt in de meeste onderzochte oceaanmonsters.

Professor Karsten Zengler van UC San Diego legde uit dat diatomeeën niet alleen fotosynthese gebruiken, maar ook organische koolstof consumeren. Deze ontdekking zou onze kennis van de koolstofcyclus kunnen veranderen. Het onderzoeksteam gebruikte gedetailleerde genetische modellen om dit gedrag te bestuderen, met data van de TARA ocean expeditie. Het is voor het eerst dat zulke gedetailleerde modellen wereldwijd zijn toegepast.

Lees ook:

Vandaag · 16:08

Een nieuwe blik op het brein van fruitvliegen

Het onderzoek toonde aan dat bepaalde bacteriën mogelijk organische koolstof aanleveren aan diatomeeën. Dit bevordert de groei van diatomeeën en hun zuurstofproductie, wat essentieel is voor de mariene voedselketen. Het team onderzocht verschillende factoren zoals temperatuur, pH en zoutgehalte in oceaanwater. Er werd geen verband gevonden tussen deze factoren en de niet-fotosynthetische activiteiten van diatomeeën. Wel werd een sterke connectie gevonden tussen diatomeeën en de bacteriën die bij hen leven.

Mixotrofie betekent dat een organisme zowel fotosynthese gebruikt als organisch koolstof consumeert. Dit gedrag zou ervoor kunnen zorgen dat diatomeeën zich op deze manier gedragen. De onderzoekers hopen dat hun bevindingen meer studies zullen stimuleren over hoe bacteriën en diatomeeën met elkaar interageren en hoe deze interacties de koolstofcyclus beïnvloeden.

Een team van UC San Diego breidt hun project uit om te onderzoeken hoe vaak mixotrofie voorkomt bij verschillende soorten diatomeeën. Hoewel eerdere laboratoriumstudies dit gedrag suggereerden, kon het tot nu toe niet in de oceaan worden getest. De onderzoekers losten dit probleem op door geavanceerde genome-schaalmodellen te gebruiken, waarmee ze actieve metabole processen konden identificeren op basis van genexpressiedata.

Het team onderzoekt nog wat de bacteriën precies winnen uit deze samenwerking. Ze hopen dat hun onderzoek zal leiden tot een herziening van de huidige koolstofcyclusmodellen. Inzicht in hoe diatomeeën koolstof verkrijgen, kan cruciaal zijn in de strijd tegen klimaatverandering. Dit is een veelbelovende doorbraak in de mariene biologie en studies naar de koolstofcyclus.