Onder het oceaanoppervlak laten mariene organismen voortdurend onzichtbare moleculen los. Sommige chemische aanwijzingen onthullen welke wezens in de buurt zijn, terwijl andere ooit als medicijn kunnen worden gebruikt.

Nu onderzoekers van ACS Central Science rapporteer een proof-of-concept-apparaat dat zeewater "snuffelt" en opgeloste verbindingen opvangt voor analyses. Het team toonde aan dat het systeem gemakkelijk moleculen kan concentreren die aanwezig zijn in onderwatergrotten en veelbelovend is voor de ontdekking van medicijnen in kwetsbare ecosystemen, waaronder koraalriffen.

Een druppel zeewater is als een lepel verdunde soep. Het is een complexe bouillon van opgeloste moleculen van in de oceaan levende organismen. En om te identificeren wat er in het mengsel zit, moeten wetenschappers deze moleculen vangen en concentreren. Toch worden veel onderwateromgevingen bedreigd, vooral die met unieke – en potentieel bioactieve – verbindingen.

Daarom wilden Thierry Pérez, Charlotte Simmler en collega's een onderwaterinstrument ontwikkelen dat opgeloste verbindingen, geproduceerd door sponzen of andere mariene organismen, opvangt en verrijkt zonder de bron en het ecosysteem te beschadigen.

De onderzoekers creëerden een waterdicht apparaat dat gemakkelijk door een onderwaterduiker kon worden gehanteerd en dat zeewater door schijven kon pompen, die hetzelfde aanvoelen en dezelfde dikte hebben als make-up verwijderaars. Deze schijven adsorbeerden opgeloste moleculen voor daaropvolgende analyse.

Ze testten het instrument, de In Situ Marine Molecule Logger of 'I-SMEL' genaamd, in 20 meter diepe grotten in de Middellandse Zee die een verscheidenheid aan enorme sponzen bevatten. Nadat ze het water hadden bemonsterd, beoordeelden de onderzoekers de gevangen verbindingen met massaspectrometrie. De verbindingen hadden verschillende elementaire samenstellingen, en vele hadden moleculaire structuren die onbekend zijn, wat volgens het team veelbelovend is voor de ontdekking van nieuwe natuurlijke producten.

Verschillende metabolieten, waaronder gebromeerde alkaloïden en furanoterpenoïden, gevangen uit zeewater, waren aanwezig in drie sponssoorten die de onderzoekers in detail hadden onderzocht. En in sommige gevallen concentreerde het systeem verbindingen die vrijkwamen door sponzen. Aeroplysinine-1 was bijvoorbeeld ongeveer 20 keer overvloediger aanwezig in de extracten uit zeewater dan in een geel grotsponsextract.

De onderzoekers zeggen dat "I-SMEL" een niet-invasieve manier is om interessante moleculen te vangen om inzicht te verschaffen in de gezondheid van een ecosysteem of om nieuwe moleculen te detecteren voor toekomstige inspanningen voor het ontdekken van geneesmiddelen. De volgende stap, zo voegen ze toe, is het aanpassen van het apparaat voor autonome zeewaterfiltratie op lange termijn en bediening op afstand in dieper water.

Meer informatie: In situ vastleggen en realtime verrijking van mariene chemische diversiteit, ACS Central Science (2023). DOI:10.1021/acscentsci.3c00661

Journaalinformatie: ACS Centrale Wetenschap

Aangeboden door American Chemical Society