Mikroskopijne okrzemki to jedne z najpowszechniej występujących w oceanie glonów. Liczbę ich gatunków ocenia się na co najmniej 100 000.

Większość tych jednokomórkowych organizmów wykorzystuje fotosyntezę – z pomocą światła słonecznego produkują cukier z dwutlenku węgla i wody. W ten sposób wytwarzają nawet 25 proc. materii organicznej w oceanach i 25 proc. tlenu na Ziemi. Ich przesycone krzemionką pancerzyki przypominają pudełeczka z pokrywką; służą jako wskaźnik jakości wód, ale mają też szerokie zastosowanie przemysłowe, na przykład przy filtrowaniu wina i piwa, a nawet w medycynie sądowej – ich obecność w płucach i innych narządach świadczy o utonięciu, zaś skład gatunkowy może pomóc w ustaleniu miejsca, gdzie to nastąpiło. Z osadów zawierających szczątki okrzemek powstaje ziemia okrzemkowa, ważny składnik między innymi dynamitu i niektórych farb.

Jednak pewne gatunki okrzemek – na przykład Nitzschia sing1 - wolą wykorzystywać dorobek dużych glonów, niż fotosyntetyzować samemu.

"Przestały fotosyntezować i zaczęły żywić się brunatnicami" — wyjaśnił Finn L. Aachmann, profesor na Wydziale Biotechnologii i Nauki o Żywności na Norweskim Uniwersytecie Naukowo-Technicznym (NTNU), który wraz z Gregorym Jeddem z Temasek Life Sciences Laboratory w Singapurze bada te nietypowe organizmy.

"W przeciwieństwie do innych okrzemek, ten i pokrewne gatunki rozkładają brunatnice i pozyskują węglowodany z tego źródła. W przeszłości nie wiedzieliśmy, dlaczego to robią" — powiedział Aachmann. - "Odkryliśmy, że mają geny, które pozwalają wytwarzać enzymy rozkładające alginian, cukier występujący w ścianach komórkowych glonów z klasy brunatnic" — powiedział, nazywając okrzemki "naturalną biorafinerią".

Zdaniem Aachmanna geny musiały pierwotnie pochodzić z morskiej bakterii. W pewnym momencie poprzednik Nitzschia sing1 musiał włączyć geny bakterii do własnego materiału genetycznego. Geny te były następnie kopiowane wiele razy. Niektóre z kopii zmutowały i przyczyniły się do powstania nowych cech. Teraz Nitzschia sing1 i jej bliscy krewni, którzy pochodzą od oryginalnego gatunku nie potrzebują już własnej fotosyntezy. Umożliwiło to tej grupie okrzemek zamieszkanie w nowej niszy ekologicznej - na brunatnicach w strefach pływowych.

Wyniki badań dostarczyły nowej wiedzy na temat tego, jak jeden gatunek może ewoluować w kilka gatunków. Ponadto otwierają się nowe możliwości wykorzystania glonów.

Alginian jest stosowany w ponad 600 produktach - od lodów i żeli po pręty spawalnicze i bandaże. Wiedza uzyskana dzięki okrzemkom może mieć wpływ na tak różne obszary, jak rozwój biopaliw, produkcja białek do pasz, recykling, badania nad cyklem węglowym i ukierunkowaną ewolucja.

Paweł Wernicki(PAP)

pmw/ zan/