Leds av University of Bath, forskningen som har publicerats i Vetenskapliga rapporter visar att i motsats till vad folk tror, mikroalger kommunicerar med varandra när de är stressade.

Forskarna har avslöjat att under mörker producerar en befolkning av kiselalger - en typ av mikroalger - elektriska svängningar. Denna cell-till-cell-kommunikation antas vara en återkopplings- eller överlevnadsmekanism som ett resultat av stress på grund av förändringar i mikroalgernas fysiokemiska miljö-såsom ljusbrist och temperaturstegringar. Denna cell-till-cell-signalering är utformad för att motverka dessa förändringar och kan resultera i bildandet av algblomningar.

Nyckeln till att förstå klimatförändringarna

Genom att avkoda denna kommunikationsform, vid den fas där koncentrationen av celler mest ökar med tiden (tillväxtfas), forskarna tror att detta kommer att ge viktiga ledtrådar för att förstå världens utmaningar som klimatförändringar. Algeblomning är ett element i klimatförändringen där celler förökar sig i ansiktshastighet, som forskarna hoppas att de bättre kommer att kunna mildra från denna nya förståelse.

För första gången, forskargruppen kunde lyssna på mikroalgerna som kommunicerade genom att registrera deras elektriska interaktioner extracellulärt med hjälp av känsliga och lågmotståndiga multi -elektrodarrayer (MEA). Inspelningarna, tagit över en tidsperiod, visade Diatomkommunikation är kooperativ och synkroniserad genom hela den uppmätta befolkningen.

Alger världens viktigaste "växter"

Alger förekommer naturligt i majoriteten av färskvatten och saltvatten. Dock, klimatförändringar orsakar en ökning av bildandet av skadliga algblomningar över hela världen. Varmare vatten, höga halter av näringsämnen från ökat regn som tvättar jordbruksgödsel i vattnet, och tillräckligt med solljus bidrar alla till ökningen av algblomningar.

Algen blommar kan vara skadligt för både vattenlevande ekosystem och människor. Tjocka blommor kan blockera solljus och tömma syrenivåer i vattnet som behövs av fisk och andra organismer för att överleva, och vissa alger kan producera toxiner som kan skada det mänskliga nervsystemet genom att förorena fisk som sedan äts samt orsaka ögon- och lungirritation samt astma.

Ledande forskare och föreläsare vid University of Baths avdelning för elektrisk och elektronisk teknik, Dr Paulo Rocha, sa:

Alger är världens viktigaste växter. "De spelar en avgörande roll i luften vi andas, mat vi äter och farmakologiska läkemedel vi tar inklusive för cancer. Ändå finns det bara så mycket vi vet om dessa fantastiska "växter."

En sådan anledning är att det inte finns några metoder för att faktiskt avkoda algbeteenden. Detta projekt har öppnat en ny sida i förståelsen av algesignalering och kommer att göra det möjligt för ny sensingteknologi att förutsäga utvecklingen av algblomningar och ett omfattande spektrum av stressinducerade förändringar i vattenlevande ekosystem.

Detta tvärvetenskapliga arbete har starka vetenskapliga och tekniska konsekvenser för undersökning av ekologiska och fysiologiska stressförhållanden hos alger. Det förväntas att vattenföretag inom en snar framtid kommer att dra nytta av en kontrollteknik som kan förutsäga och försämra skadliga och giftiga algblomningar genom att tidigt upptäcka uppkomsten av algesignaler.

Direktör för Water Innovation &Research Center vid University of Bath (WIRC @ Bath), Professor Jan Hofman kommenterade:

"Det här är en spännande och viktig upptäckt. Att förstå hur alger beter sig är oerhört viktigt för vattensäkerheten i många områden i världen. Algeblommor har stor inverkan på vattenkvaliteten och tillgängligheten, men kan också användas i konstruerade lösningar för att förbättra vattenkvaliteten. Detta projekt är ett utmärkt exempel på hur viktig tvärvetenskaplig vattenforskning är. "

Renare vatten och billigare vattenräkningar

På längre sikt, denna nya kunskap kan innebära renare, mer naturligt vatten och billigare räkningar för vattenkonsumenter eftersom det kommer att minska behovet av vattenföretag att använda vattenreningskemikalier.

Forskningen var ett resultat av ett internationellt samarbete mellan University of Bath, Delft University of Technology (DUT) i Nederländerna, Instituto Gulbenkian de Ciência i Portugal och det portugisiska institutet för hav och atmosfär, I. P.

Artikeln "Kollektiva elektriska svängningar av en kiselalgerpopulation framkallad av mörk stress" har publicerats i Naturvetenskapliga rapporter .