Fytoplankton v Tichém oceánu produkuje thioly, které jsou klíčové pro cyklus kovů
InovaceVědci z Kanazawa University, Tokijské univerzity a Nagasaki University poprvé detailně zmapovali distribuci částicových thiolů v západním severním Tichém oceánu a odhalili, že jejich hlavním zdrojem je mořský fytoplankton.
Vědci z Kanazawa University, Tokijské univerzity a Nagasaki University poprvé detailně zmapovali distribuci částicových thiolů v západním severním Tichém oceánu a odhalili, že jejich hlavním zdrojem je mořský fytoplankton. Tato studie, publikovaná v časopise _Science of The Total Environment_, významně posouvá naše chápání biogeochemického cyklu v oceánech.
Thioly, jako je cystein a glutathion, jsou malé organické sloučeniny síry, které se nacházejí v živých organismech. Mají schopnost vázat se na kovy a hrají klíčovou roli v reakcích mořských mikroorganismů na kovový stres a v redoxních reakcích. Jejich distribuce v oceánu je považována za důležitou pro zmírňování a transport kovů, jako je měď, kadmium a rtuť. Předchozí výzkumy naznačovaly, že mořský fytoplankton produkuje thioly v živinami bohatých prostředích a že jejich produkce se výrazně zvyšuje při vystavení těžkým kovům. Nicméně, prostorové rozložení částicových thiolů, zejména v subtropických a rovníkových oblastech, zůstávalo dosud neznámé kvůli obtížnosti pozorování na otevřeném oceánu.
Tým analyzoval vzorky mořské vody odebrané podél transekce GEOTRACES GP22 v letech 2022–2023, která protíná severní Tichý oceán. Zjistili, že indexy částicových thiolů normalizované na koncentrace chlorofylu a (p-Cys/Chl-a, p-GSH/Chl-a) se významně liší v závislosti na vodní mase. Nejnižší hodnoty byly pozorovány v Tichomořské subarktické horní vodě (PSUW), zatímco vysoké hodnoty byly nalezeny v Severním rovníkovém protiproudu (NECC), Severní tichomořské centrální vodě (NPCW) a Severní tichomořské přechodové zóně (NPTZ). Tyto rozdíly odrážejí složení biologických společenstev a charakteristiky vodních mas. Zvláště vysoká úroveň p-GSH/Chl-a v NPCW naznačuje, že kromě stresu z intenzivního světla a atmosférické depozice kovů přispívají i neživé částice.
Laboratorní experimenty s mořskou sinicí _Synechococcus sp._ a rozsivkou _Thalassiosira nordenskioeldii_ potvrdily, že fytoplankton je hlavním zdrojem částicových thiolů a že produkce p-GSH ze _Synechococcus sp._ se výrazně zvyšuje pod stresem mědi. Tyto výsledky ukazují, že regionální rozdíly v distribuci thiolů lze vysvětlit fyziologickými reakcemi fytoplanktonu. Vysoká úroveň p-GSH/Chl-a v NPCW, kterou nelze vysvětlit pouze živými buňkami, pravděpodobně pochází z částic odumřelého fytoplanktonu, které obsahují „předformovaný“ glutathion, formu, která zůstává relativně intaktní i po rozkladu chlorofylu.
Studie tak odhaluje, že distribuce částicových thiolů v oceánu je výsledkem překrývání více biogeochemických procesů, včetně složení fytoplanktonových společenstev, světelného a kovového stresu a produkce a rozkladu částic. Pro další zpřesnění je nutné analyzovat chemické indexy, jako jsou izotopové poměry síry, k rozlišení biogenních, atmosférických a detritických zdrojů. Dále je zapotřebí kvantitativně vyhodnotit procesy zachování a rozkladu „předformovaného“ glutathionu v NPCW a objasnit, jak vysoké světelné režimy a kovové stresy (např. Cu a Hg z atmosférických aerosolů) ovlivňují thiolové reakce fytoplanktonu. Očekává se, že tyto snahy rozšíří možnosti využití částicových thiolů jako indikátoru mořského environmentálního stresu a prohloubí globální pochopení cyklu organické síry a dynamiky kovů.