Η ζωή, ο θάνατος και η γεωλογία των αλγών

Το ωκεάνιο μονοκύτταρο θαλάσσιο φύκος Prymnesiophyte Emiliania huxleyi.

Το είδος Emiliania huxleyi είναι ένα από τα περίπου 5.000 διαφορετικά είδη φυτοπλαγκτού που ζουν στα ανώτερα στρώματα των ωκεανών. Πρόκειται για έναν μονοκύτταρο φωτοσυνθετικό μικροσκοπικό οργανισμό, του οποίου η λεπτομερής παρατήρησή δεν ήταν δυνατή μέχρι την κατασκευή και χρήση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.

Η ξεχωριστή και εντυπωσιακά όμορφη εικόνα των κυττάρων του Emiliania huxleyi οφείλεται στην παρουσία ασβεστιτικών πλακών (κοκκόλιθοι) που περιβάλλουν την εξωτερική επιφάνεια του και οι οποίες αποτελούνται από μικρούς αλλά εντυπωσιακά περίτεχνους κρυστάλλους ανθρακικού ασβεστίου που παράγονται από τα ίδια τα κύτταρα.

Το E. huxleyi έχει μελετηθεί εκτενώς στα πλαίσια των παγκόσμιων κύκλων του άνθρακα και του θείου, του κλίματος, και στην βιο-ανοργανοποίηση (διαδικασία μέσω της οποίας μια οργανική ουσία διαποτίζεται με ανόργανες ουσίες).

Οι κοκκόλιθοι της Emiliania  έχουν την ιδιότητα να ανακλούν το φως, και η μαζική απελευθέρωσή τους κάνει τον ωκεανό περισσότερο ανακλαστικό. Έτσι, οι ισχυρές πληθυσμιακές εκρήξεις της αλλάζουν τη λαμπρότητα του νερού και η αυξημένη διάχυση που προκαλείται έχει σαν αποτέλεσμα να μεταβάλλεται και το ποσό της θερμότητας που απορροφάται από την αντίστοιχη περιοχή του ωκεανού. Επειδή η παραγωγή ανθρακικού ασβεστίου για το σχηματισμό των κοκκόλιθων απελευθερώνει CO2, το E. huxleyi λειτουργεί σαν μία καθαρή πηγή άνθρακα.

Τα E. huxleyi που ασβεστοποιούνται στους σύγχρονους ωκεανούς σχηματίζουν πυκνές και άφθονες ετήσιες ανθίσεις. Ενώ είναι γνωστό ότι η εν' λόγω ανάπτυξη των περιέχει επίσης βακτήρια, ωστόσο σχετικά λίγα είναι γνωστά για την αλληλεπίδραση των βακτηρίων-αλγών.

Ένας ιδιαίτερος κλάδος βακτηριδίων, είναι τα Roseobacters, που περιλαμβάνουν έως και 60% της βακτηριακής κοινότητας των ανθίσεων φυτοπλαγκτού που κυριαρχείται από το Ε.huxleyi. Πρόσφατα το Roseobacter Phaeobacter gallaesciensis, φάνηκε να παράγει νέα αλγοκτόνα δηλαδή ότι ειδικά κάνει το E. Huxleyi .

Παρά την ύπαρξη αρκετών στοιχείων που δείχνουν ότι υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ του P. gallaesciensis και του E. huxleyi, μια άμεση αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των δύο οργανισμών δεν έχει τεκμηριωθεί. Ωστόσο, μια φυσική αλληλεπίδραση μεταξύ της Ε huxleyi και P. gallaesciensis μπορεί να ληφθεί ως συν-καλλιέργεια.

Τα βακτήρια αποικίζουν την επιφάνεια του κυττάρου των αλγών. Η ''προσκόλληση'' διαμεσολαβείται μέσω των πολικών συνδετήρων του βακτηρίου. Πριν την αλληλεπίδραση τα φύκια και τα βακτήρια επωφελούνται από τη συμβίωση. Οι άλγες αναπτύσσονται από τις αυξίνες που εκκρίνονται από τα βακτήρια, ενώ τα βακτήρια τρέφονται από τα θρεπτικά συστατικά που παρέχονται από τα φύκια. Μία από τις ουσίες που παρέχονται από τα φύκια είναι η dimethylsulfoniopropionate ένα μόριο σχετικό με το κλίμα (DMSP), το οποίο τα βακτήρια χρησιμοποιούν στην συν-καλλιέργεια ως πηγή θείου.

Τέλος, όπως οι άλγες γερνάνε, οι βακτηριακοί συνεργάτες τους τα σκοτώνουν. Οι επιστήμονες μελετώντας την ζωή τους είδαν επίσης ότι η βακτηριακή αλληλεπίδραση επηρεάζει δύο αρχαία χαρακτηριστικά των φυκών που χρησιμοποιούνται σε αυτή την διαδικασία. (α)Η μεταλλική σύνθεση των κοκκόλιθων των φυκών και (β) η ακορεστότητα των ανθεκτικών οργανικών ενώσεων των φυκών (κετόνες) που παράγονται από το φυτοπλαγκτόν .

Αυτά τα γνωρίσματα των φυκών είναι γνωστό ότι διαμορφώνονται  από συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ. θερμοκρασία, PΗ, κ.λ.π.). Δεδομένου ότι αυτές οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις για τους κοκκόλιθους και τις ακετόνες συσσωρεύονται σε ανθρακικά ιζήματα και πετρώματα μπορούν να βοηθήσουν στην ανοικοδόμηση των αρχαίων περιβαλλόντων. 

Τα αποτελέσματά των ερευνητών δείχνουν ότι ένα μέρος των χημικών αλλαγών στους κοκκόλιθους και τις ακετόνες μπορεί να αποδοθεί σε βακτήρια. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν για πρώτη φορά μια βακτηριακή υπογραφή στις άλγες που βασίζεται σε παλαιές συνήθειες. Είναι πιθανό ότι και άλλες μικροβιακές αλληλεπιδράσεις τεκμηριώνονται σε ανάλογους τρόπους στο γεωλογικό αρχείο.

Η αύξηση της συγκέντρωσης του CO2 στην ατμόσφαιρα τα τελευταία χρόνια, φαίνεται να αποτελεί σοβαρή απειλή και για το E. huxleyi αλλά και γενικότερα για όλους τους θαλάσσιους οργανισμούς που δημιουργούν ασβεστολιθικά κελύφη. Η αύξηση του CO2 αυξάνει αναλόγως και τα επίπεδα του ανθρακικού οξέος στο νερό, με αποτέλεσμα να μειώνεται το pH. Αυτό το πρόβλημα της αύξησης της οξύτητας των θαλασσών(οξίνιση των ωκεανών),επηρεάζει την ικανότητα των οργανισμών να δεσμεύουν ασβέστιο για την κατασκευή των σκελετών και κελυφών τους.

Γεωδίφης

Πηγές

1.Ε Segev , R. Kolter, Harvard Med. Sch., Boston, MA

2.Βικιπαίδεια