Nghiên cứu tiết lộ bí mật về khả năng lưu trữ sắt của tảo

Một nghiên cứu mới được đăng trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm khoa học quốc gia cho thấy các chiến lược lưu trữ sắt của thực vật phù du có thể xác định loài nào phát triển mạnh trong các đại dương đang biến đổi và tác động đến mạng lưới thức ăn ở biển. Nghiên cứu đã kiểm tra hai phương pháp lưu trữ sắt chính và phát hiện ra rằng một phương pháp làm cho các loài trở nên dẻo dai hơn trước sự thiếu hụt của nguyên tố quý hiếm và thiết yếu.

"Khả năng thực vật phù du lưu trữ sắt thúc đẩy các chu kỳ hóa học quan trọng và định hình hệ sinh thái của toàn bộ đại dương", Ben Twining, nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm khoa học đại dương Bigelow và là đồng tác giả nghiên cứu nói. "Nếu chúng ta muốn hiểu cách các đại dương sẽ ứng phó với biến đổi khí hậu, chúng ta cần tìm hiểu chu kỳ sắt".

Nghiên cứu tập trung vào tảo cát, loại tảo đơn bào sống bên trong vỏ thủy tinh và là một trong những nhóm thực vật phù phong phú nhất. Một bí mật cho thành công của tảo cát là khả năng lưu trữ sắt tốt. Sắt là chất dinh dưỡng quan trọng khan hiếm trong 40% số đại dương trên toàn cầu. Tảo cát dự trữ sắt bằng hai phương pháp chính: lưu trữ các phân tử trong một cơ quan giống túi được gọi là không bào hoặc lưu trữ chúng bằng phương pháp hóa học trong protein ferritin.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tảo cát sử dụng ferritin, có lợi thế thực sự trội hơn so với các đối thủ cạnh tranh. Trong thí nghiệm, thực vật phù du ăn sắt và sử dụng nó để nhân lên nhanh chóng. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng tảo cát tạo ra ferritin, có thể tận dụng những khoảng thời gian dư thừa sắt này để chuẩn bị cho giai đoạn đói sắt kéo dài sau đó.

"Một con sóc tích trữ càng nhiều hạt, thì nó càng có nhiều cơ hội sống sót qua những thời điểm khó khăn", Twining nói. "Chúng tôi nghĩ rằng quá trình tương tự là đúng với thực vật phù du và sắt".

Khi biến đổi khí hậu làm thay đổi sự phân bố của sắt trong đại dương trên toàn cầu, một số khu vực sẽ trở nên thiếu sắt - nghe có vẻ là tin tốt cho các tảo cát sản sinh ferritin. Các điều kiện thuận lợi có thể giúp chúng vượt qua các loại tảo cát khác, cuối cùng ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn trong các hệ sinh thái mà chúng sinh sống và thậm chí là các chu kỳ lớn ở đại dương.

Các nhà nghiên cứu đã đi đến những kết luận này thông qua các phương pháp mới. Nhóm nghiên cứu của GS. Adrian Marchetti tại trường Đại học Bắc Carolina ở Chapel Hill đã sử dụng các công nghệ lập trình tự tiên tiến để quan sát những gì đã xảy ra với biểu hiện gen của tảo cát khi phải đối mặt với một xung sắt, trong khi Twining đo lượng sắt bên trong từng tế bào.

"Cách nghiên cứu này kết nối các phép đo phân tử và sinh hóa để tiết lộ hành vi của từng loài trong cộng đồng thực vật phù du tự nhiên là khá hiếm và hy vọng sẽ trở thành một phương thức trong tương lai", Twining nói. "Tôi nghĩ rằng đây là một làn sóng mới dưới biển cho thấy cách các cộng đồng thực vật phù du hình thành đại dương".

Đ.T.V (NASATI), theo http://www.spacedaily.com/reports/Research_unlocks_secrets_of_iron_storage_in_algae_999.html, 12/2018