Ny forskning visar att lagringsstrategier för växtplanktonjärn kan avgöra vilka arter som trivs i föränderliga hav och påverka marina näringsnät, enligt en färsk tidning i Proceedings of the National Academy of Sciences . Forskningen undersökte två primära metoder för lagring av järn och fann att den ena gör arter mer motståndskraftiga mot brist på det sällsynta och väsentliga elementet.

"Växtplanktons förmåga att lagra järn driver viktiga kemiska cykler och formar hela havets ekologi, " sa författaren Ben Twining, en senior forskare och Henry L. och Grace Dohertys vicepresident för utbildning vid Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Om vi ​​vill förstå hur haven kommer att reagera på klimatförändringarna, vi måste förstå järnkretsloppet."

Studien fokuserade på kiselalger, encelliga alger som lever inuti glasskal och är en av de mest rikliga grupperna av växtplankton. En hemlighet om deras framgång, Twining tror, är hur väl de lagrar järn, ett kritiskt näringsämne som är ont om 40 procent av det globala havet. Kiselalger lagrar järn genom två huvudsakliga metoder:att lagra molekylerna i ett påsliknande organ som kallas en vakuol eller kemiskt låsa in dem i proteinet ferritin.

Forskarna fann att kiselalger som använder ferritin har en verklig fördel gentemot konkurrenterna. Järn tenderar att komma in i fattiga områden i pulser, rasslade upp av stormar som når ner och rör upp djupa järnrika vatten, eller vind som bär damm från avlägsna länder. En mikroskopisk födande frenesi uppstår sedan:växtplankton rycker upp järnet och använder det för att snabbt föröka sig. Teamet fann att kiselalger som tillverkar ferritin kunde använda dessa tider av överflöd för att förbereda sig för de långa perioder av järnsvält som följer.

"Ju fler nötter en ekorre kan lagra, desto mer sannolikt är det att överleva magra tider, "Twining sa." Vi tror att samma process är sant med växtplankton och järn. "

När klimatförändringarna förändrar järnets geografi i det globala havet, vissa områden kommer att bli fattigare på järn – vilket låter som goda nyheter för kiselalger som gör ferritin. Gynnsamma förhållanden kan hjälpa dem att konkurrera ut andra typer av kiselalger, i slutändan påverkar matbanor i ekosystemen de lever i och till och med stora havscykler.

Forskarna kom fram till dessa slutsatser genom nya metoder. Professor Adrian Marchettis team vid University of North Carolina Chapel Hill använde avancerad sekvenseringsteknik för att observera vad som hände med kiselalgernas genuttryck när de konfronterades med en puls av järn, medan Twining mätte mängden järn inuti enskilda celler.

"Sättet som denna studie kopplar samman molekylära och biokemiska mätningar för att avslöja beteendet hos enskilda arter i ett naturligt växtplanktonsamhälle är ganska sällsynt och förhoppningsvis framtidens väg, " Sa Twining. "Jag tror att detta är en ny våg av oceanografi som kan visa hur växtplanktonsamhällen formar havet."