Voorstanders van gezond eten prijzen vaak de voordelen van het toevoegen van antioxidanten aan iemands dieet. Men denkt dat deze verbindingen "vrije radicalen" moleculen in het lichaam onderdrukken die cellen kunnen verouderen als reactie op stress.

Deze destructieve vrije radicalen - bekend als reactieve zuurstofsoorten - komen ook voor in mariene ecosystemen en men denkt dat ze de cellen van fytoplankton en andere organismen afbreken. Een nieuw papier, echter, suggereert dat deze moleculen eigenlijk een gunstige rol spelen, een of andere conventionele wijsheid tenietdoen.

Julia Diaz, een nieuw aangeworven mariene biogeochemist bij Scripps Institution of Oceanography aan de University of California San Diego, en collega's melden dat de reactieve zuurstofsoorten geproduceerd door één type fytoplankton, de diatomeeënaarde Thalassiosira oceanica, beschermt cellen tegen overproductie van een verbinding die wordt gebruikt om de fotosynthese aan te drijven. In essentie, dat reactieve zuurstofsoorten werken om de batterijen van cellen te beschermen tegen de effecten van overladen.

De studie, "NADPH-afhankelijke extracellulaire superoxideproductie is van vitaal belang voor de fotofysiologie in de mariene diatomeeën Thalassiosira oceanica, " verschijnt 22 juli in het journaal Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Onze bevindingen wijzen op een nieuwe rol voor reactieve zuurstofsoorten in de fotosynthetische gezondheid van deze diatomeeën. De volgende uitdaging is om te bepalen of dit proces ook bestaat in andere fytoplanktonsoorten, ' zei Diaz.

De bevindingen kunnen gevolgen hebben voor mariene organismen en hun chemische omgeving. Het type reactieve zuurstofspecies dat door Diaz is bestudeerd, staat bekend als superoxide, wat een geladen zuurstofatoom is. Superoxide is geïdentificeerd als een waarschijnlijke boosdoener bij het afsterven van vissen en zeedieren wanneer giftige algenbloei zich in de oceaan verspreidt, wat suggereert dat wetenschappers nodig hebben om beter te begrijpen hoe en waarom het in bepaalde omstandigheden wordt geproduceerd. De wisselende positieve en negatieve rollen van superoxide kunnen een kritische factor zijn in hoe mariene ecosystemen reageren op klimaatverandering. Het is mogelijk, Diaz zei, dat de productie van superoxide stress kan verminderen, dat is een vorm van veerkracht van de oceaan tegen veranderend klimaat die voorheen niet werd begrepen.

Superoxide is aanwezig in alle oceaanecosystemen, maar hoe het wordt gebruikt door diatomeeën zoals T. oceanica was een mysterie. Ze hebben zonlicht en koolstof nodig om fotosynthese uit te voeren en hebben verschillende manieren om de taak uit te voeren om zich aan te passen aan omstandigheden met weinig of intens licht. Een verbinding die ze maken, NADPH genaamd, is de krachtbron waarmee ze koolstof kunnen opnemen en "vastzetten" in koolhydraten. Zeer fel licht kan ervoor zorgen dat diatomeeën een overproductie van NADPH veroorzaken.

Na het bestuderen van de productie van superoxide in diatomeeën bij verschillende lichtniveaus, Diaz en collega's concludeerden dat, vergelijkbaar met een overspanningsbeveiliging, het maken van superoxide beschermt cellen op momenten dat er te veel NADPH wordt geproduceerd en herstelt het evenwicht om de fotosynthese zo efficiënt mogelijk te houden.

Diaz, die deze maand als assistent-professor bij de Scripps-faculteit is gekomen, voerde dit onderzoek uit als postdoctoraal onderzoeker bij Woods Hole Oceanographic Institution in Woods Hole, Massa., en als assistent-professor aan het University of Georgia Skidaway Institute of Oceanography. Sydney Plummer, die ook meewerkte aan het onderzoek, zal dit onderzoek voortzetten als student van Diaz in de Scripps Ph.D. programma dat dit najaar start.