Het aanpassingsvermogen van vitamine B12 in Antarctische algen heeft gevolgen voor de klimaatverandering en het leven in de Zuidelijke Oceaan

By | February 6, 2024

Dit artikel is beoordeeld in overeenstemming met het redactionele proces en de richtlijnen van Science X. De redactie heeft de volgende kenmerken benadrukt en tegelijkertijd de geloofwaardigheid van de inhoud gewaarborgd:

op feiten gecontroleerd

betrouwbare bron

Proeflezen


Een ijsberg drijft in het koude water van Antarctica. Fotocredit: Makoto Saito, Woods Hole Oceanographic Institution

× dichtbij


Een ijsberg drijft in het koude water van Antarctica. Fotocredit: Makoto Saito, Woods Hole Oceanographic Institution

Een tekort aan vitamine B12 kan bij mensen een aantal gezondheidsproblemen veroorzaken en zelfs dodelijk zijn. Tot nu toe werd aangenomen dat dezelfde gebreken ook voorkomen bij bepaalde algensoorten. Een nieuwe studie onderzocht de blootstelling van de alg Phaeocystis antarctica (P. antarctica) aan een matrix van ijzer en vitamine B12. De resultaten laten zien dat deze alg het vermogen heeft om te overleven zonder B12, wat computeranalyse van genoomsequenties ten onrechte had aangetoond.

De alg, afkomstig uit de Zuidelijke Oceaan, begint als een enkele cel die kan transformeren in kolonies van millimetergrootte. De studie gepubliceerd in Proceedings van de Nationale Academie van WetenschappenUit een onderzoek met de titel “Flexible B12 ecophysiology of Phaeocystis antarctica due to a fusion B12-independent methionine synthase with wijdverspreide homologen”, uitgevoerd door MIT, WHOI, het JC Venter Institute en de Scripps Institution of Oceanography (UCSD), bleek dat, in tegenstelling tot ander belangrijk fytoplankton Omdat het polaire fytoplankton anders is, kan P. antarctica overleven met of zonder vitamine B12.

“Vitamine B12 is erg belangrijk voor het metabolisme van de algen en omdat het hen in staat stelt een belangrijk aminozuur efficiënter te produceren”, zegt Makoto Saito, een van de co-auteurs van het onderzoek en senior wetenschapper bij de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

“Als je geen vitamine B12 kunt krijgen, heeft het leven manieren om deze aminozuren langzamer te maken, waardoor ze ook langzamer groeien. In dit geval zijn er twee vormen van het enzym dat het aminozuur methionine produceert: één die B12 nodig heeft en één die veel langzamer is maar geen B12 nodig heeft. Dit betekent dat P. antarctica het vermogen heeft zich aan te passen en te overleven wanneer de beschikbaarheid van B12 laag is.’


Time-lapse-film van Phaeocystis antarctica uit de Rosszee. Fotocredit: Makoto Saito, Woods Hole Oceanographic Institution

De onderzoekers kwamen tot hun conclusie door de eiwitten van P. antarctica in een laboratoriumcultuur te onderzoeken en ook naar sleuteleiwitten in veldmonsters te zoeken. Tijdens hun observatie ontdekten ze dat de algen een B12-onafhankelijk methioninesynthase-fusie-eiwit (MetE) hebben. Het MetE-gen is niet nieuw, maar eerder werd gedacht dat het niet door P. antarctica werd bezeten. MetE geeft algen de flexibiliteit om zich aan te passen aan de lage beschikbaarheid van vitamine B12.

“Deze studie suggereert dat de realiteit complexer is. Voor de meeste algen is het handhaven van een flexibel B12-metabolisme gunstig, gezien de schaarsheid van de vitamine in zeewater”, zegt Deepa Rao, hoofdonderzoeker van het onderzoek en voormalig postdoctoraal onderzoeker aan het MIT. Deze flexibiliteit stelt hen in staat essentiële aminozuren te produceren, zelfs als ze niet genoeg van de vitamine uit de omgeving kunnen halen. Dit betekent dat het classificeren van algen als B12-eisend of niet-B12-eisend wellicht te simplistisch is.”

Men dacht dat P. antarctica, die aan de basis van het voedselweb leeft, volledig onder controle werd gehouden door ijzervoeding. De ontdekking van het MetE-gen suggereert ook dat vitamine B12 waarschijnlijk een rol speelt. Vanwege zijn aanwezigheid in P. antarctica biedt het aanpassingsvermogen van de algen een potentieel voordeel voor bloei in het vroege Australische voorjaar, wanneer de bacteriën die B12 produceren zeldzamer zijn.

Deze ontdekking heeft ook gevolgen voor de klimaatverandering. De Zuidelijke Oceaan, waar P. antarctica voorkomt, speelt een belangrijke rol in de koolstofcyclus van de aarde. P. antarctica absorbeert de CO2 en geeft zuurstof vrij via fotosynthese.


Onderzoekers voeren aan boord van de camper een onderzoek uit naar P. Antarctica Palmer in de Rosszee. Fotocredit: Makoto Saito

× dichtbij


Onderzoekers voeren aan boord van de camper een onderzoek uit naar P. Antarctica Palmer in de Rosszee. Fotocredit: Makoto Saito

“Terwijl ons mondiale klimaat opwarmt, lekken smeltende gletsjers steeds meer ijzer in de zuidelijke kustoceaan,” zei Saito. “Voorspellen wat de volgende stap zal zijn [is] Daarna is ijzer belangrijk, en B12 lijkt daar een van te zijn. Klimaatmodelmakers willen weten hoeveel algen er in de oceaan groeien om nauwkeurige voorspellingen te kunnen doen. Ze hebben ijzer geparametriseerd, maar hebben B12 nog niet in deze modellen opgenomen.”

“We zijn vooral geïnteresseerd om meer te weten te komen over de omvang van de variëteitdiversiteit. Het zal interessant zijn om te zien of B12-onafhankelijke stammen een concurrentievoordeel hebben in een warmere Zuidelijke Oceaan”, zegt co-auteur Andy Allen, een gezamenlijk professor aan het J. Craig Venter Institute en de Scripps Institution of Oceanography aan de Universiteit van Californië, San Diego. “Omdat de onafhankelijkheid van B12 een prijs met zich meebrengt in termen van metabolische efficiëntie, is een belangrijke vraag of stammen die B12 nodig hebben, afhankelijk kunnen zijn van B12-producerende bacteriën.”

De ontdekking dat P. antarctica het vermogen heeft zich aan te passen aan een minimale beschikbaarheid van vitamine B12 geldt ook voor veel andere algensoorten waarvan eerder werd gedacht dat ze ook strikte vitamine B12-consumenten waren. De resultaten van deze studie zullen de weg vrijmaken voor toekomstig onderzoek naar de koolstofcyclus en hoe verschillende soorten algen overleven in de koude en barre omgeving van de Zuidelijke Oceaan.

Meer informatie:
Deepa Rao et al., Flexibele B 12-ecofysiologie van Phaeocystis antarctica als gevolg van een fusie van B 12-onafhankelijke methioninesynthase met wijdverspreide homologen, Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen (2024). DOI: 10.1073/pnas.2204075121

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *