Den katastrofala krabbsäsongen 2015-16 Dungeness, försenad och förkortad av en aldrig tidigare skådad blomning av giftiga alger, är ett bittert minne för västkustens fiskeindustri. Den skyldige var domoinsyra, ett potent nervgift producerat av marina alger och upptäcktes 1987 som orsaken till amnesisk skaldjursförgiftning.

Forskare vid UC Santa Cruz har gjort betydande framsteg i att förstå och förutsäga de förhållanden som leder till stora blomningar av de toxinproducerande algerna (kiselalger som kallas kiselalger). Pseudo-nitzschia ). Men en aspekt av dessa giftiga algblomningar, som påverkar såväl vilda djur som ekonomiskt viktiga fiske, förblir ett mysterium:hur gör algerna domoinsyra och vad utlöser dess produktion?

Marilou Sison-Mangus, en biträdande professor i havsvetenskaper vid UC Santa Cruz, förklarar att algerna inte alltid producerar giftet. "Det blommar av Pseudo-nitzschia varje vår och sommar längs Kaliforniens kust, men toxiciteten varierar mycket, "säger hon." För skaldjursindustrin, detta toxin kan ha en stor inverkan, så vi vill förstå mekanismerna bakom dess produktion. Det är en 30-årig fråga. "

Ett nytt anslag från NOAA:s program för ekologi och oceanografi av skadliga algblomningar (ECOHAB) kommer att finansiera ett forskningsprojekt som leds av Sison-Mangus för att svara på den frågan. Hennes medutredare i detta tvärvetenskapliga projekt inkluderar kemiprofessorn Phil Crews och statistikern Juhee Lee, biträdande professor i tillämpad matematik och statistik. NOAA-anslaget ger $130, 000 per år i tre år, men endast det första finansieringsåret är garanterat. Finansiering för efterföljande år beror på tillgängligheten av framtida NOAA -anslag.

Sison-Mangus labb vid UC Santa Cruz har undersökt bakteriers roll i produktionen av domoinsyra av alger. Det visar sig att Pseudo-nitzschia själv har inte alla gener som behövs för att syntetisera toxinet.

"Vi tror att en av prekursorerna som behövs för domoinsyrasyntes produceras av bakterier, " sa Sison-Mangus. "Om så är fallet, vi kanske kan använda närvaron av bakterierna som en markör för att förutsäga toxiciteten hos alger."

Tidigare experiment av Sison-Mangus och andra har visat att bakteriefria kulturer av Pseudo-nitzschia inte kan producera domoinsyra, samtidigt som man lägger till bakterier i kulturerna återställs toxinproduktionen. Hon har funnit att marina bakterier i phylum Bacteroidetes, ensam eller i kombination med andra bakterier, konsekvent framkalla en stor ökning i produktion av domoesyra i kulturer av tre olika Pseudo-nitzschia-arter.

Sison-Mangus har också övervakat algblomning i Monterey Bay och funnit en nära korrelation mellan domoinsyranivåer och närvaron av Bacteroidetes-bakterier i samband med Pseudo-nitzschia. Elektronmikroskopbilder visar bakterierna som lever på den yttre ytan av algcellerna.

"Vi vet att dessa bakterier är associerade med giftiga blommor i havet, och vi vet att de gör att toxiciteten ökar i labbet, men vi känner inte till mekanismerna för toxinproduktion, " sa Sison-Mangus.

En del av det nya forskningsprojektet kommer att fokusera på att reda ut detaljerna om hur alger och bakterier interagerar för att producera domoinsyra. En annan del av projektet kommer att använda övervakningsdata från Monterey Bay för att bedöma hur denna interaktion passar in i det större sammanhanget av de många fysiska och miljömässiga faktorerna, såsom vattentemperatur och näringsnivåer, även känd för att påverka giftiga algblomningar.

Att sortera ut effekterna av flera faktorer, alla varierar samtidigt i ett komplext system, är en utmaning. Men detta är Juhee Lees expertområde, och hon har utvecklat en Bayesiansk statistisk modelleringsmetod som hjälper forskarna att förstå hur alla dessa faktorer samverkar för att påverka utvecklingen av en giftig algblomning.