מדענים מגלים עובדות חדשות על חומר אורגני צבעוני בעומק האוקיינוס

May 26, 2017 פיקוציאנובקטריה נמצאה כגורם עיקרי לכך

כמחצית מהפחמן הדו חמצני באטמוספירה מקובע על ידי האוקיינוס פיטופלנקטון, בעיקר פיקוציאנובקטריה, באמצעות פוטוסינתזה.

Picocyanobacteria הם מיקרואורגניזמים חד-תאיים המופצים באופן נרחב בסביבות מים מתוקים וסביבות ימיות. חלק גדול של פחמן קבוע ביולוגית נוצר על ידי פיטופלנקטון אלה על מעל לפני המים הים ולאחר מכן מועבר לאוקיאנוס העמוק. אבל עדיין לא ברור כיצד חומר אורגני מומס צבעוני (שמקורו בצמחים ביבשה או בים) מגיע בסופו של דבר לאוקיינוס ​​העמוק.

"אנחנו עדיין בתחילת הבנת מחזור הפחמן הימי", אמר מייקל גונסיור, כימאי במרכז למדעי הסביבה של אוניברסיטת מרילנד (UMCES). הוא הוסיף כי מקורות הכימיקלים הספציפיים באוקיינוס ​​עדיין לא הוגדרו היטב מכיוון שמדובר במערכת עצומה ומורכבת.

בעומק האוקיינוס, חומר אורגני מומס מציג אות פלואורסצנטי הדומה לקרינה דמוית הומוס שנמצאת בנהר או בנחל. מדענים רבים שיערו שחומר זה נגזר מנהרות ונחלים המובילים אותו מהיבשה ואל האוקיינוס. עם זאת, ישנן עדויות הולכות וגדלות לכך שקיימים מקורות ימיים של החומר הזה, מה שעשוי להסביר את רוב החומר הצבעוני הזה שנמצא באוקיינוס ​​העמוק.

חוקרים של UMCES גונסיור ופנג צ'ן עשו את הצעד הראשון באפיון החומר האורגני המשתחרר מחיידקי פיקוציאנובקטריה ימיים.

"התוכנית המקורית שלנו הייתה להבין את גורלו של פחמן אורגני המשתחרר מתמוגגת ויראלית של פיקוציאנובקטריה", אמר צ'ן, ביולוג מולקולרי.

בפעם הראשונה, הם הראו ש-Picocyanobacteria מתורבתים - Synechococcus ו- Prochlorococcus - משחררים רכיבים פלורסנטים התואמים באופן הדוק את האותות הפלורסנטים האופייניים הללו שנמצאים בסביבות אוקיינוסים.

הן Synechococus והן Prochlorocccos הם הכי הרבה מקבעי פחמן בשפע באוקיינוס. ההערכה היא כי פיקוציאנובקטריות, המעדיפות טמפרטורות חמות יותר, עשויות לעלות ב-10 עד 20 אחוזים עד סוף המאה אם ​​התחממות האוקיינוסים תימשך.

"כשאתה מפליג באוקיינוס ​​הכחול, הרבה חיידקים פיקוציאנים פועלים שם. הם הופכים פחמן דו חמצני לפחמן אורגני וסביר להניח שהם אחראים לחלק מצבע האוקיינוס ​​העמוק שמגיע מחומרים אורגניים", אמר גונסיור.

גונסיור וחן חקרו את הזן של סינשוקוקוס ונתקלו בתגלית. הם תכננו למדוד את גורלו של חומר אורגני מומס על ידי בחינת ההרכב המולקולרי באמצעות ספקטרומטריית מסה מתקדמת שבוצעה בשיתוף עם פרופסור פיליפ שמיט-קופלין במרכז הלמהולץ לבריאות הסביבה במינכן, גרמניה.

תרכובות ביולוגיות רבות זוהרות כשהן נרגשות באור. גונסיור ערך ניתוחים אופטיים שמדדו את הספיגה והקרינה.

"כשראיתי את מדידות הקרינה הראשונות של הדגימות האלה, היה ברור מאוד מה קורה. מצאנו שהפיקוציאנובקטריות האלה משחררות חומר אורגני ניאון, שמחקה את מה שאנחנו רואים גם באוקיינוס ​​העמוק, אבל גם בנהרות ובנחלים", אמר גונסיור.

"בעיני, זה מרגש כי יש לך ציאנובקטריות פוטוסינתטיות כל כך בשפע באוקיינוס. אנחנו יודעים את זה כבר הרבה זמן אבל אף אחד לא יצר קשר בין פיקוציאנובקטריה לחומר אורגני מומס ניאון", אמר צ'ן.

מקור המידע