Alger tar upp koldioxid (CO ₂ ) från atmosfären och förvandla kolet till biomassa samtidigt som syret släpps tillbaka till atmosfären. Snabb algtillväxt under växtplanktonblommor leder till en massiv överföring av koldioxid till algbiomassa. Men vad händer med kolet härnäst?

"När algerna dör, kolet återmineraliseras av mikroorganismer som konsumerar deras biomassa. Det återförs således till atmosfären som koldioxid. Alternativt, om de döda algerna sjunker till havsbotten, det organiska materialet begravs i sedimentet, eventuellt under mycket lång tid, "förklarar författaren Karen Krüger från Max Planck -institutet för marin mikrobiologi i Bremen." Processen bakom remineralisering av algkol är fortfarande inte helt förstådd. "

Således, Krüger och hennes kollegor undersökte mikroorganismer under våralgerna i södra Nordsjön, på ön Helgoland. De tittade specifikt på den bakteriella användningen av polysackarider - sockerarter som utgör en betydande del av algbiomassan. Tillsammans med kollegor från Max Planck Institute, University of Greifswald och DOE Joint Genome Institute i Kalifornien, Krüger genomförde en målinriktad metagenomisk analys av bakterierna Bacteroidetes, eftersom dessa är kända för att konsumera massor av polysackarider. I detalj, forskarna tittade på genkluster som kallas polysackaridutnyttjande loci (PUL), som har visat sig vara specifika för ett särskilt polysackaridsubstrat. Om en bakterie innehåller en specifik PUL, som indikerar att den matar på motsvarande algsocker.

Låg PUL -mångfald

"I motsats till vad vi förväntade oss, mångfalden av viktiga PUL var relativt låg, "säger Krüger. Endast fem stora polysackaridklasser riktades regelbundet mot flera bakteriearter, nämligen betaglukaner (såsom laminarin, den huvudsakliga diatomatomföreningen), alfa-glukaner (såsom stärkelse och glykogen, även alg- och bakteriell lagringsföreningar), mannaner och xylaner (vanligtvis algcellväggskomponenter), och alginater (mest kända som slemmiga saker producerade av bruna makroalger). Av dessa fem substrat, endast två (alfa- och beta-glukaner) utgör majoriteten av substraten som är tillgängliga för bakterierna under en växtplanktonblomning. Detta innebär att de viktigaste polysackaridsubstraten som frigörs av döende alger består av en ganska liten uppsättning grundkomponenter.

"Med tanke på vad vi vet om mångfald av alger och bakterier, och den enorma potentiella komplexiteten hos polysackarider, det kom inte som en liten överraskning att se ett så begränsat spektrum av PUL, och i endast ett relativt litet antal bakterieklader, "medförfattare Ben Francis från Max Planck Institute for Marine Microbiology sammanfattar i en medföljande kommentar." Detta var särskilt oväntat eftersom tidigare studier föreslog något annat. En analys av mer än 50 bakterieisolat - dvs. bakterier som kan odlas i laboratoriet - som vår arbetsgrupp genomförde i samma provtagningsregion avslöjade en mycket bredare mångfald av PUL, " han lägger till.

Temporär succession av polysackaridnedbrytning

Under algblomningen, forskarna observerade ett distinkt mönster:I tidiga blomstadier, färre och enklare polysackarider dominerade, medan mer komplexa polysackarider blev tillgängliga när blomningen skedde. Detta kan bero på två faktorer, Francis förklarar:"Först, bakterier föredrar i allmänhet lätt nedbrytbara substrat, såsom enkla lagringsglykaner framför biokemiskt mer krävande. Andra, mer komplexa polysackarider blir alltmer tillgängliga under en blomningskurs, när fler och fler alger dör. "

Denna studie ger oöverträffade inblickar i dynamiken i en växtplanktonblomma och dess huvudpersoner. En grundläggande förståelse för huvuddelen av glykanmedierat kolflöde under växtplanktonblomningshändelser är nu inom räckhåll. "Nästa, vi vill gräva djupare i processer som ligger till grund för den observerade dynamiken, "säger Krüger." Dessutom, det kommer att vara intressant att undersöka polysackaridnedbrytning i livsmiljöer med andra kolkällor, såsom de arktiska haven eller sedimentet. "