Een internationaal onderzoeksteam heeft twee fytoplanktongroepen ontdekt - in tegenstelling tot alle bekende soorten - in klimaatgevoelige gebieden over de hele wereld. Hoewel ze relatief zeldzaam lijken in vergelijking met ander fytoplankton, wetenschappers zeggen dat hun prevalentie in warme wateren suggereert dat ze belangrijk kunnen zijn in toekomstige oceaanecosystemen.

De bevindingen, gepubliceerd op 9 januari in Huidige biologie , traceerde de fytoplankton-genen naar hun potentiële oude oorsprong en koppelde ze aan sequenties in ongeveer 200 hedendaagse monsters. De nieuwe fytoplanktongroepen kwamen steeds vaker voor in warmere, oppervlaktewateren met weinig nutriënten in onder meer de Sargassozee, Golf van Bengalen en Noord-Pacifische Gyre.

"Deze nieuwe fytoplankton lijkt te gedijen in 's werelds meest woestijnachtige wateren waar de meeste andere eukaryote soorten afnemen, " zei Alexandra Z. Worden, een senior fellow bij het Canadian Institute for Advanced Research, die het team van het Monterey Bay Aquarium Research Institute (VS) leidde samen met medewerkers van de Oregon State University (VS), Woods Hole Oceanographic Institution (VS) en het National Institute of Oceanography (India).

Beide fytoplanktongroepen werden in grotere aantallen aangetroffen in warmere, oppervlaktewateren met weinig voedingsstoffen in vergelijking met aantallen in koelere, gebieden met hogere voedingsstoffen. Dit patroon verraste onderzoekers omdat grotere, eukaryotisch fytoplankton daalt vaak tot verwaarloosbaar lage aantallen onder deze omstandigheden, die meestal de voorkeur geven aan kleine cyanobacteriën.

Door de opwarming van het oceaanoppervlak ontstaat een laag voedingsarm water, gescheiden van het koelere, voedselrijk water eronder. Dit proces vindt jaarlijks plaats in grote delen van de open oceaan waar een onderbroken wintermenging een korte "bloei" van het fytoplanktonleven mogelijk maakt, gevolgd door een zomerseizoen van warm, oppervlaktewateren met een lage voedingswaarde. De meeste bloeisoorten verdwijnen in de zomer omdat ze geen effectieve concurrenten zijn voor nutriënten bij lage concentraties. Opwarming van het oceaanoppervlak leidt tot een uitbreiding van deze omgevingen met weinig voedingsstoffen in een proces dat bekend staat als woestijnvorming van de oceaan.

"Omdat microben in onze oceanen gedwongen worden zich aan te passen aan klimaatverandering, dit zijn de soorten organismen die we echt moeten begrijpen, ' zei Worden.

Wetenschappers hebben moeite gehad met het meten van de impact van de opwarming van de oceaan op microbiële groepen, vanwege een gebrek aan consistente informatie over microben, zoals het fytoplankton dat de mariene fotosynthese uitvoert. Het team van Worden heeft het Baselines Initiative opgericht om deze hindernis te overwinnen met meer dan 6, 000 volledige RNA-sequenties en tijdreeksbemonstering, waar dezelfde locatie herhaaldelijk wordt bemonsterd door de seizoenen en door de jaren heen. Het uiteindelijke doel van deze oceanografische tijdreeksen is om actuele informatie vast te leggen waarmee toekomstige veranderingen in de oceaan kunnen worden beoordeeld.

Onderzoekers ontdekten voor het eerst een van de nieuwe fytoplanktongroepen in 2006 toen ze een "rare" reeks uit miljoenen opmerkten. Ze dachten dat de gegevens van een tropisch eiland voor de kust van Costa Rica misschien een vergissing waren, totdat ze identieke sequenties zagen in de noordelijke Stille Oceaan en in koraalriffen voor Curaçao. Om hun bevindingen te verifiëren, ze filterden het DNA van de organismen uit het zeewater. Volgende, ze genereerden de volledige RNA-gensequentie en vergeleken deze met andere organismen om deze in een evolutionaire boom te plaatsen. Eindelijk, ze brachten de organismen in kaart door middel van monsters uit de BIOS Bermuda Atlantic Time-Series Study, de TARA Oceans-expeditie en het Baselines-initiatief, waaronder het SeaFar Curaçao-project van het Integrated Microbial Biodiversity Program.

De eerste fytoplanktonlijn lijkt een geheel nieuwe groep soorten fytoplankton te zijn. Onderzoekers geloven dat zijn voorouder een eencellige protistan-groep kan zijn die een afzonderlijk evolutionair pad heeft gevolgd van de haptophyte-algen, die tussen 1 miljard en 637 miljoen jaar geleden ontstond. De tweede lijn lijkt nauw verwant te zijn aan haptofyten. Echter, het is een nieuwe groep die tot geen enkele bekende soort of klasse behoort.

"Om toekomstige oceanen te begrijpen, zal eenmalige bemonstering niet werken. Als we in het voorjaar één momentopname van de oceaan hadden gemaakt, hadden we gedacht dat dit fytoplankton er niet toe deed, maar omdat we terug bleven gaan, realiseerden we ons dat ze belangrijk zijn - je moet het hele jaar door de seizoenen bekijken om dat te zien, ' zei Worden.

Het lab van Worden keert terug naar de Sargassozee en Curaçao om de ecologie van de twee fytoplanktongroepen beter te begrijpen. Hoe deze groepen bijdragen aan de voedselketen en koolstofcyclus is momenteel niet bekend. Worden gelooft dat een mogelijkheid is dat ze hun voedingsstoffen binnenkrijgen via een combinatie van fotosynthese en zich voeden met andere cellen.