Nieuw onderzoek toont aan dat fytoplankton-ijzeropslagstrategieën kunnen bepalen welke soorten gedijen in veranderende oceanen en invloed hebben op mariene voedselwebben, volgens een recent artikel in de Proceedings van de National Academy of Sciences . Het onderzoek onderzocht twee primaire methoden voor ijzeropslag en vond dat de ene soort weerbaarder maakt tegen tekorten aan het zeldzame en essentiële element.

"Het vermogen van fytoplankton om ijzer op te slaan drijft belangrijke chemische cycli aan en vormt de ecologie van de hele oceaan, " zei auteur Ben Twining, een senior onderzoeker en de Henry L. en Grace Doherty Vice President for Education bij Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Als we willen begrijpen hoe de oceanen zullen reageren op klimaatverandering, we moeten de ijzercyclus begrijpen."

Het onderzoek richtte zich op diatomeeën, eencellige algen die in glazen schelpen leven en een van de meest overvloedige groepen fytoplankton zijn. Een geheim van hun succes, Twining gelooft, is hoe goed ze ijzer opslaan, een kritische voedingsstof die schaars is in 40 procent van de wereldwijde oceaan. Diatomeeën slaan ijzer op via twee hoofdmethoden:de moleculen opslaan in een zakachtig orgaan dat een vacuole wordt genoemd of ze chemisch opsluiten in het eiwit ferritine.

De onderzoekers ontdekten dat diatomeeën die ferritine gebruiken een echte voorsprong hebben op concurrenten. IJzer heeft de neiging om verarmde gebieden in pulsen binnen te gaan, opgezwollen door stormen die naar beneden reiken en diepe ijzerrijke wateren aanwakkeren, of wind die stof van verre landen meevoert. Er ontstaat dan een microscopische voedingswaanzin:fytoplankton grijpt het ijzer op en gebruikt het om zich snel te vermenigvuldigen. Het team ontdekte dat diatomeeën die ferritine maken deze tijden van overvloed konden gebruiken om zich voor te bereiden op de langdurige perioden van ijzertekort die volgen.

"Hoe meer noten een eekhoorn kan bewaren, hoe waarschijnlijker het is om magere tijden te overleven, Twining zei. "We denken dat hetzelfde proces geldt voor fytoplankton en ijzer."

Naarmate klimaatverandering de geografie van ijzer in de mondiale oceaan verschuift, sommige gebieden zullen armer worden aan ijzer - wat goed nieuws klinkt voor diatomeeën die ferritine maken. Gunstige omstandigheden kunnen hen helpen andere soorten diatomeeën te verslaan, uiteindelijk van invloed op voedselwebben in de ecosystemen waarin ze leven en zelfs op grote oceaancycli.

De onderzoekers kwamen tot deze conclusies door middel van nieuwe methoden. Professor Adrian Marchetti's team aan de University of North Carolina Chapel Hill gebruikte geavanceerde sequencing-technologieën om te observeren wat er gebeurde met de genexpressie van de diatomeeën wanneer ze werden geconfronteerd met een puls van ijzer, terwijl Twining de hoeveelheid ijzer in individuele cellen meet.

"De manier waarop deze studie moleculaire en biochemische metingen verbindt om het gedrag van individuele soorten in een natuurlijke fytoplanktongemeenschap te onthullen, is vrij zeldzaam en hopelijk de weg van de toekomst, Twining zei. "Ik denk dat dit een nieuwe golf van oceanografie is die kan laten zien hoe fytoplanktongemeenschappen de oceaan vormen."