20 hours ago
6
Denne artikkelen er produsert og finansiert av NTNU - les mer.
Forskere har undersøkt alger som spiser tare istedenfor å lage sitt eget sukker. Det åpner for nye måter å lage ting av tare som vi har nytte av, som iskrem og drivstoff.
Tareskog. Noen kiselalger ser på dette som snadder. (Foto: Stein Johnsen / NTB)
Kortversjonen
- Nitzschia sing1 er en uvanlig kiselalge som ikke driver med fotosyntese. I stedet bryter ned tare for å få energi, noe som skiller den fra de fleste andre kiselalger.
- Forskere finner at denne algen har tatt opp gener fra marine bakterier. Dette gjør at den produsere enzymer for å bryte ned alginat, et sukkerstoff i brunalger.
- Denne genoverføringen og påfølgende mutasjoner gjorde det mulig for arten å utvikle en ny økologisk nisje. Der lever den av tare i tidevannssoner.
- Funnene kan få betydning for bioteknologi og bærekraftig bruk av tare. Dette inkluderer utvikling av biodrivstoff, fôr, resirkulering og studier av evolusjon og karbonkretsløp.
Kortversjonen er laget ved hjelp av kunstig intelligens og kontrollert av artikkelforfatter.
Kiselalger er noen av de vanligste algene vi finner i havet. Det finnes minst 100.000 forskjellige arter.
De fleste av disse bittesmå kiselalgene bruker fotosyntese. Det betyr at de bruker sollys, karbondioksid og vann for å produsere sukker og energi som de trenger for å vokse, leve og formere seg.
Men noen kiselalger er annerledes, og én av disse har det lite fengende navnet Nitzschia sing1. Ikke la det skremme deg.
– Disse algene har kastet ut det fotosyntetiske apparatet sitt. De lever isteden av å bryte ned tare, sier Finn L. Aachmann, professor ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved NTNU.
Han er med i en forskergruppe som har undersøkt disse avvikende kiselalgene, eller diatomeer som de også kalles. Seniorforfatter er Gregory Jedd ved Temasek Lifesciences Laboratory i Singapore.
Fra Sentosa-øya i Singapore, der kiselalgene finnes langs kysten. Det innfelte bildet viser laboratoriedyrkede Nitzschia sing1-diatomeer. (Illustrasjon: Jedd Group)
Bryter ned tare istedenfor
– Ulikt andre kiselalger bryter altså denne og andre beslektede arter ned tare, og får karbohydratene sine derfra. Tidligere har vi ikke visst hvorfor, men det vet vi nå, sier Aachmann.
Forskerne undersøkte genene til arten Nitzschia sing1.
– Da fant vi ut at arten har gener for å lage enzymer som bryter ned alginat, et sukkerstoff som finnes i celleveggen hos brunalger, sier han og kaller kiselalgene for naturens egen bioraffineri.
Enzymer er små molekylære maskiner som får fart på kjemiske prosesser uten at de selv blir brukt opp. Men hvorfor har akkurat denne arten og nære slektninger disse nyttige genene?
Stjal nyttige gener fra bakterie
– Genene må opprinnelig ha kommet fra en marin bakterie. En forgjenger til Nitzschia sing1 og de andre artene må en gang i tida ha tatt opp i seg gener fra bakterien og tatt det inn i sitt eget arvemateriale, sier Aachmann.
Disse genene ble deretter kopiert mange ganger. Noen slike kopier muterte og bidro til nye egenskaper. Til sist førte det til at Nitzschia sing1, og nære slektninger som stammer fra den opprinnelige arten, ikke lenger trengte sin egen fotosyntese. Isteden kunne disse artene ta byggematerialene de trengte fra tare.
– Dette åpnet opp for at denne gruppen av kiselalger kunne ta opp en helt ny økologisk nisje, hvor de lever på tare i tidevannssoner, sier Aachmann.
Så hvorfor skal vi bry oss?
En oppsummering av de genetiske endringene som gjorde at Nitzschia sing1-diatomeer sluttet å bruke sollys og i stedet begynte å leve av organisk materiale. Den viser også hvordan dette førte til at de utviklet seg i mange retninger. (Kilde: Jedd-gruppen)
Kan gi nye muligheter for å bruke tare
Arbeidet betyr at forskere vet mer om hvordan disse algene får tak i byggesteinene de trenger.
Men det har også gitt oss ny innsikt i hvordan én art kan utvikle seg til flere arter. Samtidig åpner det for muligheter for å bruke algene til en naturlig omdannelse av tare.
Alginat brukes i over 600 produkter vi mennesker bruker, fra iskrem og geleer i mat til sveisestenger og bandasjer.
Innsikten fra kiselalgene kan dermed få betydning for områder som utvikling av biodrivstoff, proteiner til fôr, resirkulering, forskning på karbonsykluser, og styrt evolusjon.
Ikke verst for forskning på en liten kiselalge med avvikende oppførsel.
Forskningen ble finansiert av Temasek, Forskningsrådet og Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Referanse:
Zeng Hao Lim, Finn L. Aachmann mfl.: Diatom heterotrophy on brown algal polysaccharides emerged through horizontal gene transfer, gene duplication, and neofunctionalization. PLoS Biol., 2025. Doi.org/10.1371/journal.pbio.3003038
English (US)