Mikrolevä Teleaulax amphioxeia vaihtaa lisääntymisstrategiansa suvuttomasta jakautumisesta sukupuoliseen lisääntymiseen, kun typen saatavuus vähenee. Talvella korkeassa typpipitoisuudessa DNA:n määrä solussa on kaksinkertaistunut (diploidi), mutta kun typpeä on vähän, solulla on vain yksi kromosomiryhmä (haploidi).
Piirroksessa etualalla vasemmalla diploidinen Teleaulax amphioxeia ja oikealla saman lajin haploidinen Plagioselmis-vaihe. Taka-alalla ovat nämä kaksi elinkaarivaihetta yhdessä niiden saalistajien Dinopysis acuminata, Mesodinium rubrum ja Mesodinium major kanssa mittakaavassa. © Piirros: Sofie Binzer
Merissämme elää satoja erilaisia mikroskooppisia levälajeja. Nämä yksisoluiset eliöt tuottavat fotosynteesin avulla noin 50 % maapallon hapesta. Valtamerien mikroskooppiset levät myös sitovat planeettamme hiilidioksidista 50 %. Näiden pikkuruisten levien valtavasta globaalista merkityksestä huolimatta tiedämme edelleen hyvin vähän niiden elämästä ja selviytymisstrategioista, esimerkiksi ravintotottumuksista ja lisääntymisestä.
Sukupuolinen lisääntyminen ja solunjakautuminen voivat vaihdella
Pienien yksisoluisten levien on perinteisesti uskottu lisääntyvän kahtia jakautumalla ja tuottavan siten klooneja, mikä rajoittaa niiden geneettistä monimuotoisuutta ja sopeutumiskykyä muuttuviin ympäristöolosuhteisiin.
Nyt meribiologit ovat kuitenkin ensimmäistä kertaa havainneet, että mikroskooppisten yksisoluisten levien lisääntymisstrategia muuttuu jakautumisesta seksuaaliseen lisääntymiseen silloin, kun niiden kasvu on rajoittunut resurssien puutteen takia. Tutkimuksessa näin kävi typen puutteen vuoksi. Tällainen selviytymisstrategia voi olla paljon yleisempi yksisoluisten levien keskuudessa kuin aiemmin on ajateltu.
Merkittävä havainto on sattuman satoa
Helmikuussa 2017 tanskalaisen Aarhusin yliopiston tohtorikoulutettava Lumi Haraguchi tarkasteli leväkasvatuksiaan, jotka olivat unohtuneet joksikin ajaksi ilman valvontaa. Kasvatettavat leväsolut olivat edelleen elossa, mutta hänen hämmästyksekseen ne olivat nyt eri lajia. Ensimmäinen ajatus oli, että leväkasvatukseen oli livahtanut mukaan vääriä lajeja, mutta sama ilmiö toistui myös kontrolloiduissa olosuhteissa. Se sai Lumin arvelemaan, että nuo kaksi eri levälajia olivatkin saman lajin eri elämänvaiheita.
Hypoteesi vahvistettiin myöhemmin luonnossa sekä analysoimalla näiden kahden tavallisen nielulevälajin, Teleaulax amphioxeia ja Plagioselmis prolonga, DNA:ta. Niistä toisella on korkeampien organismien munista ja siittiöistä tuttu yksinkertainen kromosomisto (ns. haploidi), toisella puolestaan kaksinkertainen kromosomisto (ns. diploidi), kuten eläimissä ja kasveissa.
Uusi löydös osoittaa jälleen, miten rajallinen on tietämyksemme merissä elävistä eliöistä ja merien ekosysteemien toiminnasta.
Lumi Haraguchi työskentelee nykyään Suomen ympäristökeskuksen merikeskuksessa Suomen Akatemian rahoittamassa SEASINK-hankkeessa. Hänen tutkimusaiheenaan on edelleen kasviplanktonyhteisöjen toiminta ja säätely sekä niiden merkitys merien CO2-tasapainossa.
Tutkimus on julkaistu arvostetussa Science Advances -tiedelehdessä.
Lisätietoja:
Tutkija Lumi Haraguchi (haastateltavissa englanniksi), Suomen ympäristökeskus SYKE (meriekologian tutkimuslaboratorio), p. +358 295 252 038, s-posti: etunimi.sukunimi@ymparisto.fi
Merentutkimuksen FINMARI-konsortion vetäjä Pirjo Kuuppo, Suomen ympäristökeskus SYKE (meriekologian tutkimuslaboratorio), p. +358 295 252 192, s-posti: etunimi.sukunimi@ymparisto.fi
Linkki Science Advances -lehden artikkeliin:
Dimorphism in cryptophytes—The case of Teleaulax amphioxeia/Plagioselmis prolonga and its ecological implications