Se investiga por primera vez la química que rodea a las microalgas: una mucosidad espesa las moléculas para guiar a las bacterias hacia la ficósfera.

Un microuniverso invisible a simple vista regula la respiración de nuestro planeta. En medio de las olas del mar, se consume cada día la energía equivalente a mil años.alianza microscópica pero fundamentaldonde la química reemplaza las palabras y el lenguaje de las moléculas guía los componentes básicos de la vida marina. Una investigación realizada por Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) de Zúrich revela por primera vez la arquitectura secreta de este microcosmos, mostrando cómo una fina capa de mucosidad transforma la superficie del microalgas en una brújula para las bacterias oceánicas.

La ficósfera, el universo microscópico que nutre los océanos.

Uno de los procesos biológicos más importantes del planeta tiene lugar a nanoescala, en el silencio infinito de la superficie del océano. Aquí sucede. casi la mitad de la fotosíntesis que oxigena la Tierra: las células microscópicas de algas que componen la fitoplancton, cuya productividad equivale fácilmente a la de todas las plantas terrestres combinadas, también constituyen la base de la mayoría de las redes tróficas oceánicas.

Cada célula fotosintéticamente activa libera una gran cantidad de sustancias orgánicas, que se dispersan gradualmente en el agua de mar circundante. Así, se forma una pequeña nube de sustancias alrededor de cada microalga, un microambiente localizado que los investigadores han denominado ficósfera – análogo a la rizosfera terrestre, la porción de suelo que rodea las raíces de las plantas, de la cual absorben los nutrientes esenciales y el agua necesarios para su crecimiento.

¿Cómo se explica Stocker romano, profesor del Instituto de Ingeniería Ambiental de la ETH Zúrich,

“La ficósfera es uno de los mercados más importantes para el carbono orgánico en los océanos.”

Ahora se reconoce que la ficósfera media las interacciones entre el fitoplancton y las bacterias, que dan forma a la ciclo global del carbono en los océanosEste microambiente contiene señales químicas que pueden ser detectadas por una amplia gama de bacterias, las cuales siguen estas sustancias para desplazarse hacia las microalgas. Sin embargo, los gradientes químicos alrededor de las células individuales de fitoplancton nunca se han medido explícitamente. Clásicamente, se asume que su forma está determinada por la difusión ideal.
Hoy, sin embargo, los investigadores de la ETH han dado un paso importante hacia el desciframiento de la lenguaje químico que media estas interacciones.

El fitoplancton se dispuso en capas como la piel de una cebolla.

El equipo liderado por Stocker midió por primera vez el concentraciones de fucoxantina, un pigmento carotenoide, en las inmediaciones de células individuales de microalgas vivas. Los investigadores utilizaron una técnica llamada microespectroscopia Raman para mapear cuidadosamente el entorno químico alrededor del fitoplancton y descubrieron que, como suele suceder, las cosas son más complejas de lo que se pensaba.

Según se puede leer en el estudio publicado en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias, la concentración de fucoxantina aumenta mucho más bruscamente de lo esperado cerca de la célula de fitoplancton. Esto indica que la fitosfera es compuesto por varias capas que se envuelven como la piel de una cebolla alrededor de las microalgas en el centro, creando capas esféricas progresivamente más grande.

Los investigadores explican que las propiedades químicas de las sustancias exudadas determinan la extensión de las distintas capas. sustancias solubles en agua Los azúcares y los aminoácidos se comportan como predice la difusión simple: su concentración disminuye muy gradualmente a medida que aumenta la distancia a las microalgas. hidrófugo Sin embargo, al igual que la fucoxantina, se comportan de manera diferente. El pigmento fotosintético, de hecho, permanece altamente concentrado cerca de las microalgas y sus niveles disminuyen drásticamente a unos diez micrómetros de la superficie celular.

Zachary Landry e Richard FoffiLos dos autores principales del estudio descubrieron que una fina capa de mucosidad que rodea a las microalgas podría ser la responsable de este fenómeno.

El descubrimiento: una mucosidad que guía a las bacterias hacia las microalgas.

Según los investigadores, uno capa similar al moco Rodea las microalgas e influye en la difusión de ciertas sustancias. Específicamente, explica Foffi,

"facilita la dispersión de sustancias repelentes al agua en el agua.

Al mismo tiempo, el moco retiene estas moléculas, impidiendo que se alejen de la célula y causen concentraciones significativamente más altas cerca de la superficie celular.

"Esto genera señales químicas mucho más fuertes. Esto facilita que las bacterias localicen las diminutas células de microalgas en el océano."

añade Landry.

Este descubrimiento cambia para siempre nuestra comprensión de la ficósfera y tiene profundas implicaciones para los modelos de interacciones entre fitoplancton y bacteriasEl entorno que rodea a las microalgas es mucho más complejo de lo que se creía. Estos nuevos hallazgos, concluyen los investigadores, podrían revelar información novedosa sobre un aspecto crucial del ciclo del carbono oceánico.

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