Bakteri penyambar cahaya bisa mendapatkan tempatnya di matahari dan mengubah cara laut menyerap karbon dioksida – Sains Terkini


Sebuah tim peneliti yang dipimpin USC telah menemukan bahwa mikroba laut dengan metabolisme khusus ada di mana-mana dan dapat memainkan peran penting dalam bagaimana Bumi mengatur iklim.

Studi ini menemukan bakteri yang mengandung rhodopsin, pigmen yang menangkap sinar matahari, lebih berlimpah daripada yang diperkirakan sebelumnya. Tidak seperti ganggang, mereka tidak menarik karbon dioksida (CO2) keluar dari udara. Dan mereka mungkin akan menjadi lebih berlimpah dalam menghangatkan lautan, menandakan terseretnya komunitas mikroba di dasar rantai makanan di mana kerja konversi energi yang sangat rumit terjadi.

"Lautan penting untuk perubahan iklim karena mereka memainkan peran penting dalam siklus karbon. Memahami cara kerjanya, dan organisme laut yang terlibat, membantu kita memperbaiki model iklim kita untuk memprediksi iklim di masa depan," kata Laura Gómez-Consarnau, asisten profesor (penelitian) biologi di USC Dornsife College of Letters, Seni dan Sains.

Studi ini muncul hari ini di Kemajuan Sains. Gómez-Consarnau adalah penulis utama di antara tim ilmuwan internasional dari California, Cina, Inggris, dan Spanyol.

Temuan ini terlepas dari interpretasi tradisional ekologi laut yang ditemukan dalam buku teks, yang menyatakan bahwa hampir semua sinar matahari di laut ditangkap oleh klorofil dalam ganggang. Sebaliknya, bakteri yang dilengkapi dengan rhodopsin berfungsi seperti mobil hibrida, ditenagai oleh bahan organik bila tersedia – seperti kebanyakan bakteri – dan oleh sinar matahari ketika nutrisi langka.

Rhodopsin ditemukan 20 tahun yang lalu, dan para ilmuwan di USC dan di tempat lain telah mempelajari prevalensi dan metabolisme mereka sejak itu. Mikroba ini memiliki sistem protein peka cahaya dalam membran sel mereka yang memerangkap sinar matahari, sebuah adaptasi analog dengan bagaimana batang dan kerucut di mata manusia mengumpulkan cahaya.

Dalam studi ini, para peneliti melakukan troll sepanjang 3.000 mil dari Samudera Atlantik timur dan Laut Mediterania pada tahun 2014. Mereka mengambil sampel mikroorganisme di kolom air hingga 200 meter dalam upaya untuk menemukan seberapa luas rhodopsin dan dalam kondisi apa mereka berada. disukai.

Mereka menemukan bahwa sistem foto rhodopsin jauh lebih banyak daripada yang disadari sebelumnya dan terkonsentrasi di perairan miskin nutrisi. Dalam zona oligotrofik seperti itu, mereka mengungguli ganggang dalam menangkap cahaya. Sementara alga menggunakan sinar matahari dan CO2 untuk menghasilkan bahan organik dan oksigen, pigmen rhodopsin menggunakan cahaya untuk membuat adenosin trifosfat, mata uang energi dasar yang menggerakkan banyak proses seluler.

"Rhodopsin tampaknya lebih berlimpah di lautan yang miskin unsur hara, dan di masa depan, lautan akan menjadi lebih miskin unsur hara karena perubahan suhu," jelas Gómez-Consarnau. "Jadi, dengan nutrisi yang lebih sedikit di dekat permukaan, ganggang akan memiliki fotosintesis terbatas, dan proses rhodopsin akan lebih berlimpah. Kita mungkin memiliki perubahan di masa depan, yang berarti lautan tidak akan dapat menyerap karbon sebanyak itu. lakukan hari ini. Jadi lebih banyak CO2 gas mungkin tetap berada di atmosfer, dan planet ini dapat menghangat lebih cepat. "

Sejauh ini, simulasi komputer tentang seperti apa pemanasan global di masa depan belum menjelaskan perubahan mikroba ini.

Studi sebelumnya telah menunjukkan rhodopsin terdiri sekitar 80% dari bakteri laut, berdasarkan analisis genetik. Tapi ini adalah studi pertama yang benar-benar mengukur konsentrasi mereka di lautan dan di mana mereka suka berkumpul.

Studi ini menggarisbawahi bagaimana para ilmuwan mempelajari jalur baru dimana organisme mendapatkan energi untuk hidup. Sebagai contoh, mereka telah lama mengetahui bahwa tanaman dan ganggang menggunakan klorofil untuk mengubah sinar matahari dan nutrisi menjadi gula; memang, sekitar setengah dari semua fotosintesis di Bumi dilakukan oleh alga di permukaan laut. Dan mereka telah menemukan kehidupan di dasar laut yang didukung oleh energi kimia dari mineral dan senyawa kimia yang dilepaskan dari ventilasi vulkanik di laut dalam. Dalam penelitian ini, mereka telah mempelajari bahwa bakteri, yang sejak lama dianggap sebagai pengurai dalam suatu ekosistem, sebenarnya dapat berfungsi sebagai penghasil energi utama di permukaan laut.

"Kami memperkirakan bahwa, mengingat konsentrasi yang ditemukan di air laut, rhodopsin dapat menangkap lebih banyak energi cahaya daripada klorofil di lautan," kata Gómez-Consarnau.

"Temuan ini mengubah asumsi mendasar bahwa biosfer laut hanya didukung oleh sinar matahari yang ditangkap oleh klorofil selama fotosintesis alga."

Ini juga berarti bahwa, bertahun-tahun di masa depan, komunitas mikroba kemungkinan akan bergeser, menghasilkan lebih sedikit fiksasi karbon di lautan. Untuk sepenuhnya mengevaluasi bagaimana temuan mempengaruhi kapasitas laut untuk menyerap gas rumah kaca, Gómez-Consarnau mengatakan CO2 fluks dalam sistem kelautan akan perlu dievaluasi kembali dan model iklim masa depan harus memasukkan metabolisme bakteri ini.

Penelitian didanai oleh Marie Curie Actions-International Outgoing Fellowships (# 253970); hibah Yayasan Sains Nasional AS (# OCE1335269); Yayasan Simons (# 50972); Inisiatif Mikrobiologi Laut Yayasan Gordon dan Betty Moore (# 3779); Proyek MAR di Spanyol (# CTM2011-30010-C02-MAR); dan Universitas Dundee sebagai badan amal Skotlandia yang terdaftar (# SC015096).

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.