Een nieuw ontdekte parasitaire cyclus, waarin oceaanbacteriën fytoplankton op een energieverslindende tredmolen van ontgifting van voedingsstoffen houden, kan een voorproefje bieden van wat verdere opwarming van de oceaan zal brengen.

Het onderzoek, uitgevoerd door wetenschappers van de Oregon State University in de Sargassozee bij Bermuda, kan ook verklaren hoe de bacteriën, SAR11, zo vruchtbaar geworden.

De bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in mBio .

In grote wateren, plankton zijn de verzameling organismen die niet tegen de stroom in kunnen zwemmen.

Fytoplankton verwijst naar het autotrofe, of zelfvoedend, componenten van de gemeenschap - degenen die kunnen produceren, vaak via fotosynthese, organische verbindingen zoals vetten, eiwitten en koolhydraten uit stoffen in hun omgeving.

Nu al, in veel van de uitgestrekte, warme streken van de oceaan, fytoplankton moet omgaan met de uitdaging om onderscheid te maken tussen fosfaat, een schaarse voedingsstof die essentieel is voor celgroei, en arsenaat, die chemisch vergelijkbaar maar giftig is.

"Veel fytoplankton, waaronder het meest voorkomende type fytoplankton in warme oceanen, Prochlorococcus, arsenaat ontgiften door methylgroepen toe te voegen, " legt Kimberly Halsey uit, een microbiologie-onderzoeker aan de Oregon State University en een co-auteur van de studie.

Een methylgroep is één koolstofatoom gebonden aan drie waterstofatomen.

"We ontdekten dat het meest voorkomende niet-fotosynthetische plankton in de oceanen, SAR11 bacteriën, verwijder de methylgroepen, het vrijgeven van giftige vormen van arseen terug in het water, " zei Steve Giovannoni, onderscheiden hoogleraar microbiologie aan de OSU en tevens co-auteur van een studie. "Dat suggereert dat de methylering en demethylering van arseenverbindingen een cyclus creëren waarin het fytoplankton nooit vooruit kan komen - ze brengen voortdurend energie over naar de arsenaatresistente SAR11."

Het proces maakt SAR11, in werkelijkheid, parasieten.

"Het zou kunnen helpen verklaren waarom SAR11 zo succesvol is, overtreft alle andere plankton in hun aantal, ' zei Giovannoni.

De Sargassozee, de enige regio op aarde die wordt beschreven als een zee die geen landgrenzen heeft, is een subtropische oceaanwerveling ten oosten van Bermuda; een gyre is een groot systeem van circulerende stromen.

Bekend om zijn diepblauwe kleur en onderscheidende, bruin Sargassum-zeewier, de Sargassozee ligt tussen de Golfstroom en de Noord-Atlantische Oceaan, Canarische en Noord-Atlantische equatoriale stromingen.

"De Sargassozee wordt soms een oceaanwoestijn genoemd omdat er niet genoeg fosfor in het water is om grote bloei van fytoplankton te ondersteunen, "Zei Halsey. "Oceaanwoestijnen breiden zich uit naarmate de oceanen warmte absorberen en warmer worden."

De parasitaire arseencyclus is een proces waarvan wetenschappers voorspellen dat het meer wijdverspreid zal worden naarmate de aarde verder opwarmt.

"De cyclus kan helpen verklaren waarom de fotosynthese in de oceaan soms veel hoger is dan we verwachten, ' zei Halsey. 'Met andere woorden, SAR11 laat het fytoplankton veel harder werken. Een van de grote uitdagingen in de oceanografie is om te begrijpen wat de variabiliteit veroorzaakt in de snelheid van fotosynthese die door fytoplankton wordt uitgevoerd."