Istraživači dešifriraju gene „antifriza“

Za sekvenciranje dijatomskih genoma smatra se da je uzrok otpornosti na hladnoću

Palačinki sladoled s algama © Gerhard Dieckmann, AWI
čitati naglas

Kako mikroorganizmi uspijevaju preživjeti u ledu polarnih područja unatoč temperaturama od minus 30 Celzijevih stupnjeva, visokim koncentracijama soli i slabom svjetlošću? Ovu zagonetku sada želi riješiti međunarodni tim znanstvenika. Po prvi put, istraživači dekodiraju genom više pojedinačne ćelije iz polarnih regija - dijatome Fragilariopsis cylindrus. Obećavaju sekvencioniranje dekodiranja gena koji sadrže karakteristike kako bi se prilagodili ekstremnim uvjetima okoliša u polarnim regijama.

Dijatomi ili dijatomeji su mikroskopske jednoćelijske alge koje žive u svim vodama. Nalaze se u slatkoj i morskoj vodi pa čak i u morskom ledu. Ti sićušni organizmi grade biomasu iz hranjivih sastojaka, vežu ugljik i oslobađaju kisik.

Da bi postojala u polarnim regijama, živa bića moraju biti prilagođena preovlađujućim uvjetima u okolišu. Morski led je mjesto s ekstremnim uvjetima. Dijatomi naseljavaju tamo kanale koji nastaju pri zamrzavanju morske vode. Ovdje su temperature do minus 30 Celzijevih stupnjeva, slanost do četiri puta veća od koncentracije morske vode i samo vrlo malo svjetla. Unatoč tim naizgled neprijateljskim uvjetima, formirala se vrlo uspješna ledena populacija, uključujući dijatomski rod Fragilariopsis.

Male alge od velike važnosti

Fragilariopsis cylindrus javlja se i u otvorenoj vodi i u morskom ledu i nalazi se na početku prehrambenog lanca. Rasprostranjena je u Arktičkom oceanu i na Antarktičkim vodama. U morskom ledu, dijatomi formiraju velike biomase do 1000 puta veću koncentraciju klorofila nego u otvorenoj vodi. Ova populacija hrani čitav ekosustav polarnog mora kada se primarna proizvodnja povećava u proljeće s povratkom sunčeve svjetlosti. Ako se opseg i debljina morskog leda smanji kao rezultat klimatskih promjena, to može imati dalekosežne posljedice za cijeli ekosustav.

Dijatomi © Richard Crawford, AWI

Zbog važnosti F. cylindrus u polarnim ekosustavima, Zajednički institut za genom (JGI) američkog Ministarstva energetike (DOE) odlučio je slijediti ovaj dijatom. Međunarodni projekt vodi Sveučilište Washington, Seattle, SAD. Institut za polarna i morska istraživanja Alfreda Wegenera, zajedno s ekološkom normom u Parizu, sudjeluje u uzgoju algi i procjeni podataka. prikaz

Također smeđe i crvene alge na vidiku istraživača

Istraženi su neki mehanizmi prilagodbe ekstremnim uvjetima u polarnim regijama, ali geni odgovorni za ta svojstva još nisu poznati.

Cilj projekta je, dakle, dešifrirati kompletan genom polarnog dijatoma Fragilariopsis cylindrus. Usporedbom genoma dijatometa umjerenih širina (Thalassiosira pseudonana, Phaeodactylum tricornutum), znanstvenici se nadaju da će identificirati gene potrebne za prilagodbu na ekstremne uvjete na Arktiku i Antarktiku su.

Osim toga, znanstvenici s Instituta Alfred Wegener uključeni su u sekvenciranje ledene bakterije, prve smeđe alge i prve crvene alge. Projekt genoma s Fragilariopsis cylindrus integriran je u Program sekvenciranja Zajednice JGI. Ostali partneri na projektu su profesor E. Virginia Crossbow i Micaela Parker sa Sveučilišta u Washingtonu, kao i profesor Chris Bowler s Ecole Normale Sup rieure (ENS) u Parizu i Klaus Valentin s Instituta Alfred Wegener.

(idw - Institut Alfred Wegener za istraživanje polarnih i morskih stanja, 15.08.2006. - DLO)