Een gen dat de celgrootte controleert, is geïdentificeerd in een microalgengroep die ten grondslag ligt aan een vijfde van 's werelds voedselketens.

Wetenschappers van de University of East Anglia (UEA) hebben een gen ontdekt dat de grootte van diatomeeën regelt, die 20 procent van de wereldwijde primaire productie in voedselketens bijdragen. De ontdekking kan implicaties hebben voor het begrijpen van de mogelijke effecten van klimaatverandering op toekomstige voedselwebben.

De kennis van de genen die de grootte van diatomeeëncellen bepalen, was tot nu toe beperkt. Maar door een combinatie van omgekeerde genetica, experimentele evolutie en RNA-sequencing, het team identificeerde een voorheen onbekende genetische controle van celgrootte in de mariene diatomeeën Thalassiosira pseudonana.

Prof Thomas Mock, in UEA's School of Environmental Sciences, zei:"Er is variatie in celgrootte tussen verschillende soorten diatomeeën, evenals waargenomen variatie binnen soorten als gevolg van omgevingscondities of reproductie. Echter, we zijn nu pas begonnen met het blootleggen van de genetische controle van celgrootte - belangrijk voor het begrijpen van de sleutelrol die diatomeeën spelen in voedselwebben en hoe dit in de toekomst zou kunnen veranderen."

Celgrootte beïnvloedt vele aspecten van de fysiologie en ecologie van organismen zoals algen, het celoppervlak aantasten en daardoor het vermogen om voedingsstoffen op te nemen, naar grotere cellen die sneller zinken en meer koolstof naar de diepere oceaan exporteren dan kleinere diatomeeën.

Het team keek naar een van de meest karakteristieke kenmerken van diatomeeën - de silica-schaal die een frustule wordt genoemd. Diatomeeënfossielen laten zien dat frustules gedurende meer dan 185 miljoen jaar evolutie zijn blijven bestaan ​​en het team nam daarom aan dat ze een belangrijke rol spelen in het evolutionaire succes van diatomeeën.

Prof Mock zei:"We hebben het effect onderzocht van een eiwit dat aanwezig is in de frustules, silacidine genaamd, waarvan wordt aangenomen dat het belangrijk is in hun constructie. We moduleerden de niveaus van dit eiwit om het effect te meten dat het had op de celgrootte en ontdekten dat, door de niveaus van silacidines te verlagen, diatomeeëncellen werden vergroot.

"Door RNA-sequencing, we hebben ook een klein aantal genen geïdentificeerd die mogelijk betrokken zijn bij celgrootte. Omdat het specifieke gen dat verantwoordelijk is voor het coderen van het silacidine-eiwit in de diatomeeënsoort die wordt bestudeerd ook geconserveerd bleek te zijn in verschillende andere ecologisch belangrijke diatomeeën, deze resultaten helpen ons om de processen die betrokken zijn bij plasticiteit op celgrootte beter te begrijpen. Deze gegevens geven het eerste bewijs voor een genetisch gecontroleerde regulatie van celgrootte in deze specifieke diatomeeënaarde en andere die coderen voor het silacidine-gen in hun genomen."

De resultaten kunnen belangrijk zijn voor het begrijpen van de effecten van klimaatverandering en de impact die dit kan hebben op wereldwijde voedselwebben. Prof Mock zei:"Het fossielenbestand laat ook een verband zien tussen de zeetemperatuur en de gemiddelde celgrootte van diatomeeën, dus we kunnen aannemen dat de grootte van fytoplanktoncellen zal blijven reageren op de veranderende mondiale temperaturen.