Under havets yta släpper marina organismer ständigt ut osynliga molekyler. Några av de kemiska ledtrådarna avslöjar vilka varelser som finns i närheten, medan andra en dag skulle kunna användas som mediciner.
Nu, forskare inom ACS Central Science rapportera en proof-of-concept-anordning som "sniffar" havsvatten och fångar upp lösta föreningar för analyser. Teamet visade att systemet lätt kunde koncentrera molekyler som finns i undervattensgrottor och lovar att upptäcka läkemedel i ömtåliga ekosystem, inklusive korallrev.
En droppe havsvatten är som en sked utspädd soppa. Det är en komplex buljong av upplösta molekyler från havslevande organismer. Och för att identifiera vad som finns i blandningen måste forskare fånga och koncentrera dessa molekyler. Ändå är många undervattensmiljöer hotade, särskilt de med unika – och potentiellt bioaktiva – föreningar.
Så Thierry Pérez, Charlotte Simmler och kollegor ville utveckla ett undervattensinstrument som fångar och berikar lösta föreningar som produceras av svampar eller andra marina organismer utan att skada deras källa och deras ekosystem.
Forskarna skapade en vattentät enhet som lätt kunde hanteras av en undervattensdykare och som kunde pumpa havsvatten genom skivor, som har en liknande känsla och tjocklek som sminkborttagningsdynor. Dessa skivor adsorberade lösta molekyler för efterföljande analys.
De testade instrumentet, kallat In Situ Marine moleculE Logger eller "I-SMEL", i 65 fot djupa medelhavsgrottor som innehöll en mängd olika massiva svampar. Efter provtagning av vattnet bedömde forskarna de fångade föreningarna med masspektrometri. Föreningarna hade olika elementära sammansättningar, och många hade molekylära strukturer som är okända, vilket teamet säger gör det lovande för upptäckten av nya naturliga produkter.
Flera metaboliter, inklusive bromerade alkaloider och furanoterpenoider, fångade från havsvatten fanns i tre svamparter som forskarna hade undersökt i detalj. Och i vissa fall koncentrerade systemet föreningar som frigjordes av svampar. Till exempel var aeroplysinin-1 cirka 20 gånger mer rikligt förekommande i extrakten från havsvatten än i ett gult grottsvampextrakt.
Forskarna säger att "I-SMEL" representerar ett icke-invasivt sätt att fånga molekyler av intresse för att ge insikter om ett ekosystems hälsa eller upptäcka nya molekyler för framtida läkemedelsupptäcktsansträngningar. Nästa steg, tillägger de, är att anpassa enheten för autonom långtidsfiltrering av havsvatten och fjärrstyrning på djupare vatten.
Mer information: In situ-fångst och realtidsberikning av marin kemisk mångfald, ACS Central Science (2023). DOI:10.1021/acscentsci.3c00661
Journalinformation: ACS Central Science
Tillhandahålls av American Chemical Society
