Onderzoekers van het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University hebben mogelijk een nieuwe strategie gevonden om de groei van een algensoort genaamd Aureococcus anofagefferens te beperken. die bij hoge dichtheden kan resulteren in verwoestende bruine getijden. Gebruikmakend van een genomische benadering genaamd metatranscriptomics, de onderzoekers stelden vast dat fosforbeheer belangrijk kan zijn voor het beheersen van bruine getijden.

Aureococcus anofagefferens dook in 1985 op bij Long Island, estuaria veranderen in de kleur van modder, inheems zeegras verdringen, en het vergiftigen van schaaldieren. De algen floreerden, een ooit bloeiende schelpdierindustrie verstikken en afbreuk doen aan de allerbelangrijkste toerismehandel in de regio. Het blijft de Great South Bay van Long Island en andere mid-Atlantische wateren teisteren.

Wetenschappers wilden weten hoe Aureococcus anofagefferens zo goed kon groeien langs kusten die zwaar worden beïnvloed door menselijke activiteiten. Een studie uit 2011 bood een kritisch startpunt door het genoom van deze alg te sequensen, waarbij werd vastgesteld dat deze over mogelijkheden beschikte die hem in staat stelden te gedijen in antropogeen gemodificeerde ecosystemen met een hoog gehalte aan organisch materiaal. In een onderzoek uit 2014, vervolgonderzoek onthulde het overlevingsgeheim van het fytoplankton, die in zijn DNA zit; Aureococcus kan enzymen maken die organische stikstof en fosfor afbreken wanneer anorganische voedingsstoffen opraken, waardoor het concurrerende organismen kan verslaan en bloeien. De stikstof en fosfor die Aureococcus nodig heeft om te bloeien, zijn vaak afkomstig van afstromend regenwater en andere bronnen op het land.

Op basis van het DNA en ander onderzoek, wetenschappers leerden hoe de genen die in het genoom zijn gecodeerd, aan en uit gingen als reactie op de toevoer van voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor, het ontwikkelen van een metatranscriptomische benadering om de activiteiten van Aureococcus in een gemengde gemeenschap van andere algen te identificeren. traditioneel, onderzoekers volgen de bloei door de cellen in het water te tellen en de waterchemie te meten om te zien of de algen beperkt zijn voor stikstof of fosfor.

"Je volgt de waterchemie en hoeveel cellen er zijn, en dat kan je vertellen of de algengemeenschap genoeg stikstof of voldoende fosfor krijgt, en dat van invloed is op het nemen van beslissingen op het gebied van management en mitigatie, "Zei Lamont microbiële oceanograaf en senior auteur Sonya Dyhrman. Dit betekende meestal dat we ons moesten concentreren op het verminderen van de stikstoftoevoer naar de estuaria die bruine getijden herbergen.

Echter, in de studie die deze week is gepubliceerd in Grenzen in de microbiologie , Dyhrman en haar collega's namen een andere, directere benadering om te beoordelen wat deze cellen voedt, hun onderzoek naar de cellen in de wateren van de Hamptons brengen. Dyhrman vergelijkt de traditionele manier om de Aureococcus-activiteiten te meten met naar een koelkast gaan en beslissen of een persoon gezond is op basis van wat er in die koelkast zit.

"Het is dit idee dat we conclusies trekken over de gezondheid of activiteit van de algen op basis van wat er in het water zit in plaats van naar de cellen zelf te kijken. Een veel betere manier dan in de koelkast te kijken zou zijn om je te testen om te zien of je gezond of niet Wat we met dit onderzoek van plan zijn, is de algen zelf te vragen of ze voldoende stikstof of voldoende fosfor krijgen, ’ legt Dyhrman uit.

In werkelijkheid, ze vroegen welke genen aan en uit staan, wetende - uit eerdere bevindingen - dat verschillende, specifieke genen worden geactiveerd door stikstof en andere door de beschikbaarheid van fosfor. Wat ze vonden was verrassend.

"De chemie van het water (de benadering van de koelkast) vertelde ons dat ze niet genoeg stikstof krijgen. Maar toen we naar de cellen keken, ze zetten al hun genen aan die aangaven dat ze niet genoeg fosfor kregen. Niet wat we hadden verwacht, ' zei Dyhrman.

Het was de eerste keer dat wetenschappers de genexpressiebenadering konden gebruiken om deze schadelijke algensoort specifiek te vragen welke hulpbronnen hij in het veld gebruikt - iets dat tot voor kort niet traceerbaar was.

"De cellen vertelden ons iets anders dan de waterchemie, " zei Dyhrman. "Wat betekent dat we niet alleen aan stikstof maar ook aan fosfor moeten denken als we denken aan het beheersen of verminderen van deze bloemen."

"We hebben met deze methode aangetoond dat de algencellen snel reageren op variabelen in hun omgeving die we ofwel niet kunnen, of niet, toch ontdekt, " zei Louie Wurch, hoofdauteur en assistent-professor aan de James Madison University. "We moeten nog veel leren en dit heeft echt de deur geopend voor veel spannend toekomstig onderzoek!"