Onder leiding van de Universiteit van Bath, het onderzoek dat is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten toont aan dat, in tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, microalgen communiceren wel met elkaar als ze onder stress staan.

De onderzoekers hebben onthuld dat onder duisternis een populatie Diatomeeën - een soort microalgen - elektrische trillingen produceert. Aangenomen wordt dat deze cel-tot-cel communicatie een feedback- of overlevingsmechanisme is als gevolg van stress als gevolg van veranderingen in de fysiochemische omgeving van de microalgen, zoals lichtgebrek en temperatuurstijgingen. Deze cel-naar-cel signalering is ontworpen om deze veranderingen tegen te gaan en kan leiden tot de vorming van algenbloei.

Sleutel tot het begrijpen van klimaatverandering

Door deze vorm van communicatie te decoderen, in de fase waarin de concentratie van cellen het meest toeneemt met de tijd (groeifase), de onderzoekers geloven dat dit essentiële aanwijzingen zal opleveren voor het begrijpen van werelduitdagingen zoals klimaatverandering. Algenbloei is een element van klimaatverandering waarbij cellen zich razendsnel vermenigvuldigen, waarvan de onderzoekers hopen dat ze dit nieuwe begrip beter kunnen verzachten.

Voor de eerste keer, het onderzoeksteam kon luisteren naar de communicatie van de microalgen door hun elektrische interacties extracellulair vast te leggen met behulp van gevoelige en lage weerstand multi-elektrodearrays (MEA's). De opnames, genomen over een periode van uren, toonde aan dat Diatomeeëncommunicatie coöperatief en gesynchroniseerd is door de hele gemeten populatie.

Algen 's werelds belangrijkste 'planten'

Algen komen van nature voor in het grootste deel van zoet en zout water. Echter, klimaatverandering zorgt voor een toename van de vorming van schadelijke algenbloei over de hele wereld. warmere wateren, hoge niveaus van voedingsstoffen door meer regen die landbouwmest in het water spoelt, en voldoende zonlicht dragen allemaal bij aan de toename van algenbloei.

Algenbloei kan schadelijk zijn voor zowel aquatische ecosystemen als mensen. Dikke bloemen kunnen zonlicht blokkeren en het zuurstofgehalte in het water verminderen dat vissen en andere organismen nodig hebben om te overleven, en bepaalde algen kunnen toxines produceren die schade kunnen toebrengen aan het menselijk zenuwstelsel door vis te besmetten die vervolgens wordt gegeten, en ook oog- en longirritatie en astma veroorzaken.

Hoofdonderzoeker en docent aan de afdeling Electrical &Electronic Engineering van de University of Bath, Dr. Paulo Rocha, zei:

Algen zijn 's werelds belangrijkste 'planten'." Ze spelen een cruciale rol in de lucht die we inademen, voedsel dat we eten en farmacologische medicijnen die we gebruiken, ook voor kanker. Toch is er maar zo veel dat we weten over deze geweldige 'planten'.

Een van die redenen is dat er geen methoden zijn om het gedrag van algen daadwerkelijk te decoderen. Dit project heeft een nieuwe pagina geopend in het begrip van algensignalering en zal nieuwe detectietechnologieën mogelijk maken om de ontwikkeling van algenbloei en van een uitgebreide reeks stress-geïnduceerde veranderingen in het aquatische ecosysteem te voorspellen.

Dit interdisciplinaire werk heeft sterke wetenschappelijke en technologische implicaties voor het onderzoeken van ecologische en fysiologische stressomstandigheden in algen. De verwachting is dat waterbedrijven in de nabije toekomst zullen profiteren van een controletechnologie die schadelijke en giftige algenbloei kan voorspellen en verminderen door het begin van algensignalen vroegtijdig te detecteren.

Directeur van het Water Innovation &Research Centre aan de Universiteit van Bath (WIRC @ Bath), Professor Jan Hofman merkte op:

"Dit is een opwindende en belangrijke ontdekking. Begrijpen hoe algen zich gedragen, is uiterst belangrijk voor de waterveiligheid in veel gebieden in de wereld. Algenbloei heeft een aanzienlijke invloed op de waterkwaliteit en -beschikbaarheid, maar kan ook worden gebruikt in technische oplossingen om de waterkwaliteit te verbeteren. Dit project is een uitstekend voorbeeld van hoe belangrijk multidisciplinair wateronderzoek is."

Schoner water en goedkopere waterrekeningen

Op langere termijn, deze nieuwe kennis kan schoner, natuurlijker water en goedkopere rekeningen voor waterverbruikers, aangezien waterbedrijven minder behoefte zullen hebben aan chemicaliën voor waterbehandeling.

Het onderzoek was het resultaat van een internationale samenwerking tussen de Universiteit van Bath, Technische Universiteit Delft (DUT) in Nederland, Instituto Gulbenkian de Ciência in Portugal en het Portugese Instituut voor Zee en Atmosfeer, IK P.

Het artikel "Collectieve elektrische oscillaties van een diatomeeënpopulatie veroorzaakt door donkere stress" is gepubliceerd in: Natuurwetenschappelijke rapporten .