Wetenschap
Fycologen ontdekken waardoor sommige bruine algen glinsteren en andere niet
Compartimenten met dicht opeengepakte microbolletjes van consistente grootte zorgen ervoor dat sommige bruine algen glinsteren als opaal. De ontdekking van Kobe University werpt niet alleen licht op het mechanisme achter de structurele kleuring van de alg, het is ook de eerste die het effect ontdekt in een andere volgorde van bruine algen dan de twee waarvan bekend was dat ze voorkomen.
De meeste bruine algen zijn inderdaad geelbruin, maar duikers hebben gemerkt dat een soort die lijkt op Sporochnus in de volgorde Sporochnales glinstert als pauwenveren in geel, heldergroen of blauw wanneer er direct licht op schijnt.
Fycoloog Kawai Hiroshi van de Universiteit van Kobe zegt:"Omdat ik zelf duiker ben, heb ik Sporochnus-soorten vele malen op veel plaatsen geobserveerd en verzameld, maar ik heb nog nooit een individu gezien dat groen leek te gloeien, dus ik was geïnteresseerd in het analyseren ervan." P>
Het is bekend dat een opaalachtig kleurenspel, of 'iridescentie', voorkomt bij twee andere orden van bruine algen, maar nooit bij Sporochnales, en in het bijzonder niet bij de zeewiersoort die een gespreksonderwerp onder duikers is geworden. "Ik wilde het mechanisme achter deze groene gloed verduidelijken en vroeg me ook af waarom dit fenomeen niet vaak voorkomt bij andere Sporochnus-soorten", zegt Kawai.
Een reden waarom niemand anders het fenomeen heeft beschreven, zou de kwetsbaarheid van het organisme kunnen zijn.
Kawai legt uit:‘Over het algemeen zijn Sporochnus-soorten erg kwetsbaar en worden ze vaak beschadigd binnen een korte periode nadat ze zijn verzameld en uit de zee zijn gehaald, waardoor het erg moeilijk is om de details van het intacte organisme waar te nemen. Daarom zijn we gedoken naar een diepte van 25 meter in Kushimoto, het zuidelijkste punt van het hoofdeiland van Japan, om de algen te observeren en te fotograferen.
"Vervolgens hebben we enkele exemplaren verzameld, ze in een grote hoeveelheid zeewater geplaatst om schade te voorkomen, en ze met spoed naar het laboratorium gebracht om gedetailleerde observaties uit te voeren op de gezonde algen, waarbij we ook een gespecialiseerde fixatiemethode gebruikten om hun delicate kenmerken te behouden."
De inspanning werd beloond. In het European Journal of Phycology heeft de groep niet alleen verbluffende foto's van de iriserende algen gepubliceerd, maar ook hun analyse met behulp van elektronenmicroscopische beelden om uit te leggen waar het effect vandaan komt. Net als andere bruinalgen die structurele kleuring vertonen, hebben de organismen celcompartimenten die vol zitten met microsferen van zeer consistente grootte.
-
Sporochnus dotyi heeft cellulaire compartimenten, 'iriserende lichamen' genoemd, die groen licht veel meer reflecteren dan andere kleuren, wat de bron is van het kleureffect. Credit:Kawai Hiroshi -
De iriserende lichamen van Sporochnus dotyi zijn dicht opeengepakt met microbolletjes met een uniforme grootte tussen 130 en 160 nanometer. Credit:Motomura Taizo
Deze zogenaamde "iriserende lichamen" reflecteren groen licht veel meer dan andere kleuren, wat de bron is van het kleureffect. De onderzoekers leggen in het artikel uit:"Het is bekend dat een regelmatige rangschikking van fijne structuren zoals kristallen en meerlaagse membranen structurele verkleuring veroorzaakt in zowel organische als anorganische structuren."
Het effect zou dus het resultaat kunnen zijn van de interactie van licht dat wordt gereflecteerd door verschillende "lagen" van de fijne structuren, waardoor sommige kleuren worden gedoofd en andere doorgelaten.
Om deze hypothese te ondersteunen vergeleek het team van Kobe University twee Sporochnus-soorten, de ene met en de andere zonder glinsterende kleuren. Bij beide soorten ontdekten ze dat de cellen aan de uiteinden van hun fotosynthetische filamenten bolvormige lichamen bevatten die licht helder reflecteren, en die daarom 'iriserende lichamen' worden genoemd.
Deze iriserende lichamen waren in beide gevallen stevig gevuld met kleine nanobolletjes, maar bij de soort die geen daadwerkelijke irisatie vertoont, versmolten de nanobolletjes en resulteerden in het vullen van het compartiment met bolletjes van zeer verschillende grootte. Aan de andere kant bleven de nanobolletjes in de iriserende bruine alg een uniforme grootte tussen 130 en 160 nanometer, wat consistent is met hoe structurele kleuring alleen geselecteerde kleuren versterkt op basis van de grootte en afstand van de fijne structuren.
"Nu we enig inzicht hebben in het mechanisme van de structurele kleuring, willen we de ecologische relevantie van deze eigenschap verduidelijken en de evolutionaire relatie tussen de structuur en het mechanisme in verschillende bruine algen die dit fenomeen vertonen", legt Kawai uit.
Terwijl bij die andere bruine algen irisatie in verband wordt gebracht met fotosynthese, groeit de alg die Kawai bestudeerde in diepere wateren, waardoor het onwaarschijnlijk is dat het doel hetzelfde is.
Kawai zegt:"De iriserende lichamen bevatten ook zeer reactieve stoffen die, wanneer ze vrijkomen door het scheuren van de iriserende lichamen, de hele cel in korte tijd vernietigen. Omdat deze algen groeien in wateren waar algenetende vissen overvloedig aanwezig zijn, zijn de reactieve stoffen zou een rol spelen bij het afweren van grazers.
"Wij geloven dus dat de structurele kleuring een rol kan spelen in de communicatie tussen organismen, zoals camouflage of een waarschuwing voor grazers."