Sekwencja genomu alg morskich zatrzymujących węgiel staje się faktem dokonanym
W ramach badań prowadzonych przez naukowców francuskich i amerykańskich dokonano sekwencjonowania genomu okrzemka Phaeodactylum tricornutum, mikroskopowego glonu, który rozwija się w oceanach i zatrzymuje węgiel z atmosfery. Okrzemki to niezbędny składnik oceanicznych biotopów obniżających zawartość dwutlenku węgla, wytwarzające około 20% tlenu, którym oddychamy. Badanie to znacznie pogłębiło wiedzę na temat ich funkcjonowania. Wyniki, które opublikowano w elektronicznym wydaniu czasopisma Nature, są owocem międzynarodowej współpracy finansowanej częściowo przez unijny Szósty Program Ramowy (6PR). Okrzemki to organizmy fotosyntetyczne, żyjące w wodach morskich i słodkich. Są obecne na Ziemi od około 180 mln lat i dzisiaj żyją na naszej planecie setki tysięcy gatunków okrzemek. Podczas badań porównano sekwencję genomu Phaeodactylum tricornutum, okrzemki którą można łatwo wyhodować w laboratorium, z niedawno opisanym genomem innej okrzemki. Struktura dwóch przypadków okazała się znacząco odmienna - 40% genów było innych. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że w genomach obydwu gatunków okrzemek obecne są setki genów bakterii. To właśnie owe geny bakteryjne posiadane przez okrzemki mogą przyczyniać się do ich sukcesu, zwiększając ich zdolność do postrzegania sygnałów środowiskowych i metabolizowania węgla organicznego i azotu. Niektóre z tych genów bakteryjnych mogą być odpowiedzialne za pewne składniki ściany komórkowej, a inne za "niekonwencjonalne mechanizmy replikacji, naprawy i przebudowy DNA". Wedle raportu z badań, "odkrycia te w dużej mierze wyjaśniają niespotykaną różnorodność i ekspansję okrzemek w dzisiejszych morzach i oceanach". Autor naczelny Chris Bowler z Ecole Normale Sup�rieure we Francji wyjaśnia: "Organizmy te to istny tygiel cech genetycznych - hybryda mechanizmów genetycznych pochodzących od przodków roślinnych, zwierzęcych i bakteryjnych, zoptymalizowana w stosunkowo krótkim dla ewolucji okresie 180 mln lat od pierwszego pojawienia się." Badanie pokazało, że transfer genów pomiędzy okrzemkami a innymi organizmami jest bardzo częstym zjawiskiem w środowisku morskim, sprawiając, że okrzemki stają się "transgeniczne z natury". Na przykład, okrzemki odziedziczyły zdolność fotosyntezy po roślinach oraz zdolność przetwarzania mocznika - po zwierzętach (choć w odróżnieniu od nich okrzemki używają mocznika do przechowywania azotu, a nie do pozbywania się go). Naukowcy wyrazili przekonanie, że ten transfer genów był głównym motorem ewolucji okrzemek. Pytaniem zasadniczym jest, czy organizmy zatrzymujące węgiel poradzą sobie ze zmianą klimatu. Odkrycie selektywnego przejmowania przez okrzemki materiału genetycznego od innych organizmów pozwala o wiele lepiej zrozumieć spektakularną i szybką dywersyfikację okrzemek, ale sporo jeszcze pozostaje do wyjaśnienia. Zespół skoncentruje się teraz na roli żelaza w hamowaniu fotosyntezy i przyswajaniu azotu. Według teorii dr Bowlera, ponieważ okrzemki zatrzymują dwutlenek węgla tak skutecznie i ponieważ żelazo jest tak cenne w środowisku morskim, jedna ze strategii może polegać na wykorzystywaniu żelaza do wywoływania intensywnego kwitnienia okrzemek. "Kiedy już się nasycą - wyjaśnia - waga skorupek krzemowych przypominających szkło sprawia, że okrzemki spadają na samo dno morza, gdzie umierają, a węgiel który zasymilowały pozostaje tam uwięziony na tysiące lat." "Oddzielając węgiel w ten sposób moglibyśmy naprawić szkody spowodowane spalaniem paliw kopalnych" - powiedział. W projekcie brało udział 10 krajów i był on finansowany częściowo z unijnych projektów DIATOMICS i "Genomika morska".