Toen kapitein James Cook en de botanicus Sir Joseph Banks in de jaren 1770 het Great Barrier Reef (GBR) van Australië bevaren, beschreven ze de bloei van "zeezaagsel" waarvan we nu weten dat het de cyanobacterie Trichodesmium is. evenzo, in 2014, een door UTS geleide onderzoeksreis vond de soort in overvloed, maar met het voordeel van nieuwe moleculair biologische technieken waren ze ook in staat om andere belangrijke soorten bacteriën te identificeren die zouden kunnen helpen bij het oplossen van een wetenschappelijke puzzel.

Paradoxaal genoeg, hoewel koraalriffen over het algemeen gebieden zijn met een hoge biologische productiviteit, de omringende zeewateren bevatten vaak weinig voedingsstoffen, vooral stikstof. Een manier waarop een hoge biologische productiviteit kan worden ondersteund, is door de activiteit van een gespecialiseerde groep micro-organismen. Stikstofbindende bacteriën zetten stikstofgassen om, die overvloedig zijn maar niet beschikbaar zijn voor de meeste organismen, in essentiële biologisch beschikbare vormen, waardoor de stikstof in het voedselweb kan worden opgenomen. Stikstoffixatie is dan ook een van de meest essentiële biochemische processen op aarde.

Het onderzoeksteam, geleid door wetenschappers van de Climate Change Cluster (C3) van UTS, samen met medewerkers van UNSW en het Australian Institute of Marine Science, voerde een onderzoek uit over wateren verspreid over 10 verschillende locaties binnen de GBR. De resultaten van het onderzoek, gepubliceerd in Frontiers for Microbiology, leveren het eerste kwantitatieve bewijs voor het potentiële belang van stikstofbinding op ecosysteemniveau in GBR-wateren.

Hoofdauteur Dr. Lauren Messer legt uit dat de studie belangrijk is omdat de GBR grotendeels een stikstofbeperkte, laag voedingssysteem, vooral tijdens het tropische droge seizoen (australe winter) toen het onderzoek werd uitgevoerd.

"Stikstoffixatie door mariene bacteriën zou de stikstofbeperking binnen dit belangrijke ecosysteem kunnen verlichten door nieuwe stikstof in de waterkolom te introduceren. Deze nieuwe stikstof zal dan beschikbaar zijn om de groei en productie van fytoplankton in de regio te ondersteunen in tijden van stikstofstress, " ze zegt.

Dr Messer, die de studie uitvoerde als onderdeel van haar PhD-kandidatuur in het UTS Climate Change Cluster Ocean Microbes and Healthy Oceans-onderzoeksprogramma, zei dat dit nieuwe informatie was voor de GBR en suggereert een groter potentieel voor distikstoffixatie in de regio.

"Vanwege de moleculaire technieken die we nu beschikbaar hebben, kunnen we ons richten op de bacteriële genen die verantwoordelijk zijn voor het vergemakkelijken van stikstoffixatie en dit stelt ons in staat om te identificeren 'wie' in staat is tot dit proces. We kunnen ook bepalen of ze actief zijn of niet, " ze zegt.

Dr. Messer's promotor en leider van het onderzoeksprogramma Ocean Microbes and Healthy Oceans, Universitair hoofddocent Justin Seymour, zei dat de bevindingen toekomstige onderzoeksinspanningen kunnen informeren om de activiteit van diverse distikstofbindende bacteriën op te nemen in het mariene stikstofbudget voor de GBR.

"Laurens onderzoek heeft met succes een reeks geavanceerde benaderingen verenigd om ongekende nieuwe inzichten te bieden in de biologische en chemische processen die ten grondslag liggen aan de functie van een van de belangrijkste en meest bedreigde mariene ecosystemen van de planeet, " hij zegt.