De effecten van de wereldwijde klimaatverandering leiden al tot het verlies van zee-ijs, versnelde zeespiegelstijging en langere en intensere hittegolven, naast andere bedreigingen.

Nu voorspelt het allereerste onderzoek van planktonische lipiden in de wereldwijde oceaan een temperatuurgebonden afname van de productie van essentiële omega-3-vetzuren, een belangrijke subset van lipidemoleculen.

Een belangrijke implicatie van het onderzoek is dat naarmate de opwarming van de aarde voortschrijdt, er steeds minder omega-3-vetzuren geproduceerd worden door plankton aan de basis van het voedselweb, wat betekent dat er minder omega-3-vetzuren beschikbaar zullen zijn voor vissen en voor mensen . Omega-3-vetzuur is een essentieel vet dat het menselijk lichaam niet alleen kan produceren en wordt algemeen beschouwd als een "goed" vet dat de consumptie van zeevruchten koppelt aan de gezondheid van het hart.

Het onderzoek analyseerde 930 lipidemonsters over de wereldwijde oceaan met behulp van een uniforme, nauwkeurige massaspectrometrie-analyseworkflow met hoge resolutie, "die tot nu toe onbekende kenmerken van oceaanplanktonische lipidomen onthult", wat het geheel is van honderden tot duizenden lipidensoorten in een monster, volgens een nieuw artikel onder leiding van auteurs van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

"Door ons te concentreren op tien moleculair diverse glycerolipidenklassen identificeerden we 1.151 verschillende lipidensoorten, waarbij we ontdekten dat vetzuuronverzadigdheid (d.w.z. het aantal dubbele koolstof-koolstofbindingen) fundamenteel wordt beperkt door de temperatuur. We voorspellen significante dalingen in het essentiële vetzuur eicosapentaeenzuur [EPA] ] in de komende eeuw, die waarschijnlijk ernstige nadelige effecten zullen hebben op economisch kritieke visserijen", stelt het artikel, "Lippomen in de mondiale oceaan vertonen een universele relatie tussen temperatuur en lipide-onverzadiging", gepubliceerd in Science .

EPA is een van de meest voedzame omega-3-vetzuren, is in verband gebracht met tal van gezondheidsvoordelen en is algemeen verkrijgbaar als voedingssupplement. "De lipiden in de oceaan beïnvloeden je leven", zegt medeauteur van het tijdschriftartikel Benjamin Van Mooy, senior wetenschapper bij de afdeling Mariene Chemie en Geochemie van de WHOI. "We ontdekten dat de samenstelling van lipiden in de oceaan gaat veranderen naarmate de oceaan opwarmt. Dat is een reden tot zorg. We hebben de lipiden in de oceaan nodig omdat ze de kwaliteit van het voedsel dat de oceaan voor de mensheid produceert beïnvloeden ."

"Alle organismen in de oceaan hebben te maken met watertemperaturen. Met deze studie hebben we een van de belangrijke biochemische manieren onthuld waarop cellen dat doen", zegt hoofdauteur van het tijdschriftartikel Henry C. Holm, een doctoraalstudent aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT)—WHOI Joint Program in Oceanography/Applied Ocean Science and Engineering. "Deze bevindingen over EPA werden mogelijk gemaakt door een methode te gebruiken die ons een zeer compleet beeld geeft van de gylcerolipiden in elk monster. We zagen dat temperatuur verband hield met de verzadiging van celmembranen overal waar we in de oceaan keken."

Lipiden zijn een klasse van biomoleculen die worden geproduceerd en gebruikt door organismen uit alle levensdomeinen voor energieopslag, membraanstructuur en signalering. Ze vormen ongeveer 10-20 procent van het plankton in de oceaan aan de oppervlakte, waar de productie en voorraden van lipiden het grootst zijn. Oceanografen gebruiken lipiden al tientallen jaren als biomarkers van chemische en biologische processen, en er is gedegen onderzoek gedaan naar hun biogeochemie. Pas onlangs heeft de combinatie van massaspectrometrie met hoge resolutie en stroomafwaartse analytische hulpmiddelen echter de uitgebreide, ongerichte beoordelingen van oceaanlipiden mogelijk gemaakt op schalen die vergelijkbaar zijn met onderzoeken van andere moleculen zoals nucleïnezuren en eiwitten.

In dit nieuwe onderzoek onderzochten onderzoekers een wereldwijde massaspectrale dataset van planktonische lipidomen van 146 locaties, verzameld tijdens zeven oceanografische onderzoekscruises van 2013-2018. De onderzoekers merken op dat hoewel de lipidomen van de planktonische gemeenschap worden beïnvloed door tal van omgevingsfactoren, zoals de beschikbaarheid van voedingsstoffen, het artikel rapporteert over "de relatie tussen lipiden en misschien wel de meest fundamentele controle over hun samenstelling:temperatuur."

Onderzoekers onderzochten de verzadigingstoestand voor de 10 belangrijkste klassen van lipiden met glycerol (d.w.z. glycerolipiden) en ontdekten dat van die klassen "temperatuur zeer invloedrijk was bij het structureren van de relatieve overvloed aan vetzuursoorten." Daarnaast vonden onderzoekers een duidelijke overgang van lipidesoorten met meer onverzadigde vetzuren bij koudere temperaturen naar volledig verzadigde soorten bij de hoogste temperaturen.

"Deze trends zijn ook duidelijk in alle andere glycerolipidenklassen, evenals de totale geaggregeerde lipidomen van alle glycerolipidenklassen", stelt de krant. "Inderdaad, het is opvallend dat de relatie tussen temperatuur en onverzadiging naar voren komt uit onze dataset, ondanks het feit dat ze zulke diverse en ongelijksoortige planktongemeenschappen beslaan, van de subtropische gyres met een tekort aan voedingsstoffen tot de zeer productieve Antarctische kustplank."

De onderzoekers ontdekten ook dat het percentage abundantie voor eicosapentaeenzuur (EPA) -soorten een sterke relatie met temperatuur vertoonde. Om te bepalen hoe de boven- en ondergrenzen voor de samenstelling van EPA zouden kunnen verschuiven onder toekomstige opwarmingsomstandigheden, hebben onderzoekers kaarten gemaakt met behulp van de temperatuur van het zeeoppervlak van het einde van de eeuw voor verschillende klimaatscenario's. Onder klimaatscenario SSP5-85, dat volgens de krant wordt beschouwd als een worstcasescenario met aanhoudend hoge uitstoot van broeikasgassen, zien sommige oceaanregio's - vooral op hogere breedtegraden - een drastische daling tot -25% van de EPA ten opzichte van de bedrag dat ze nu hebben, volgens de krant.

Van Mooy zei dat het onderzoek "een ander voorbeeld is van hoe menselijke activiteiten de oceanen verstoren op manieren die we nooit hadden verwacht, en van de onzekerheid over hoe de oceaan zal reageren op opwarming." + Verder verkennen

Onderzoekers identificeren een nieuw kandidaat therapeutisch doelwit voor de ziekte van Parkinson