![]() Comentarii Adauga Comentariu _ Sursa neașteptată de nutrienți alimentează creșterea algelor toxice din Lacul Erie![]() _ Sursă neașteptată de nutrienți alimentează creșterea algelor toxice din Lacul ErieSchimbările climatice, cum ar fi încălzirea și modificările tiparelor de precipitații, afectează frecvența și severitatea înfloririi algelor dăunătoare (HAB) la nivel global, inclusiv pe cele ale cianobacteriilor producătoare de toxine care pot contaminează apa potabilă. Aceste înfloriri induse de nutrienți provoacă îngrijorări de sănătate publică și ecosistemică la nivel mondial. De la mijlocul anilor 1990, Lacul Erie, cel mai puțin adânc și mai cald dintre Marile Lacuri și o sursă de apă potabilă pentru 11 milioane de oameni, a cunoscut înfloriri sezoniere de cianobacterie dominate de mai multe specii. Microcystis, cel mai abundent și cel mai toxic, este recunoscut ca principalul producător de cianotoxine în Lacul Erie. Într-un efort de a înțelege mai bine factorii care duc la apariția HAB în Lacul Erie, Laboratorul Național Lawrence Livermore (LLNL) ) oamenii de știință și colaboratorii de la Universitatea din Toledo și de la Universitatea din Michigan au investigat producția de cianotoxine și structura comunității microbiome a mai multor culturi de Microcystis colectate din înfloririle de alge din Lacul Erie. Un domeniu care necesită cercetări sporite pentru a îmbunătăți înțelegerea și, în cele din urmă, prezice dinamica HAB este modul în care interacțiunile biologice din ecosistemele lacurilor conduc la formarea și declinul florilor și modul în care aceste interacțiuni se schimbă în diferite condiții de nutrienți. Acesta este ceea ce și-a propus echipa, începând din laborator. Ei au examinat rolul microbiomului cianobacterian în impactul creșterii și producției de cianotoxine în condiții de nutrienți anorganici scăzuti pentru a înțelege modul în care ciclul microbian al nutrienților organici poate avea impact asupra HAB. HAB-urile cianobacteriene sunt de obicei legate de aportul excesiv de fosfor și azot anorganic (care se găsesc ambele în îngrășăminte). Fosforul a fost recunoscut pe scară largă ca un contributor major la biomasa fitoplanctonului din apa dulce. „Dar azotul apare acum ca un nutrient limitativ în aceste ecosisteme, în special în timpul înfloririi algelor, unde disponibilitatea sa limitează adesea creșterea cianobacteriilor. ”, a spus cercetătorul LLNL Wei Li, autorul principal al lucrării care apare în The ISME Journal. „Majoritatea studiilor s-au concentrat asupra formelor anorganice de azot, cum ar fi nitratul și amoniul, dar rolul moleculelor organice în alimentarea cu combustibil. HAB nu este bine caracterizat Azotul organic, care include compuși precum aminoacizi, proteine și uree, ar putea fi o sursă semnificativă de azot pentru înflorirea algelor, dar dinamica și impactul său sunt mai puțin înțelese pentru a prezice și gestiona eficient HAB, deoarece sursele de azot organic ar putea juca un rol esențial în susținerea acestor înfloriri.” În studiu, oamenii de știință au folosit experimente de transplant de microbiom, analiză de cianotoxine și sondare cu izotopi stabili la scară nanometrică pentru a măsura. încorporarea și schimbul de azot la rezoluție unicelulară. În primul rând, au descoperit că tipul de azot organic disponibil a modelat comunitatea microbiană asociată cu Microcystis și că aportul extern de azot organic a condus la niveluri similare de cianotoxină produsă ca și în cazul azotului anorganic. Acest lucru a sugerat că microbiomul ar putea ajută la menținerea unui nivel suficient de azot pentru ca cianobacteriile să producă molecule de toxine bogate în azot. Dragan Isailovic, profesor de chimie la Universitatea din Toledo, a oferit expertiza în analiza cianotoxinelor. În continuare, oamenii de știință LLNL au efectuat analize de încorporare a azotului unicelular după ce au făcut incubații cu azot, 15 aminoacizi marcați și proteine care a dezvăluit că unele comunități bacteriene au concurat cu Microcystis pentru azotul organic, dar alte comunități au promovat absorbția crescută de azot de către Microcystis, probabil prin modificarea azotului organic în alte molecule pe care algele le-ar putea încorpora. Folosind nanoSIMS de la LLNL, un spectrometru de masă complex, echipa a reușit să determine dacă algele toxice sau microbiomul (sau ambele) au putut să încorporeze azotul marcat cu izotop. " Fără acest instrument, ar fi aproape imposibil să ne dăm seama, deoarece microbiomul și algele toxice sunt toate lipite împreună în aceste biofilme”, a declarat cercetătorul LLNL Xavier Mayali, autor principal și investigator principal al studiului. NanoSIMS a permis separarea semnalului izotop de cianobacterii și celulele microbiomului mai mici din probele care au fost conservate și uscate. Microscopia suplimentară a probelor vii în trei dimensiuni, obținută de coautor și om de știință al personalului LLNL, Ty Samo, a dezvăluit asocierile strânse dintre Microcystis și microbiomul său. Cercetătorii de la Universitatea din Michigan au contribuit la experimente și analize genomice. în proiectul de colaborare, valorificând o colecție de culturi de Microcystis pe care le-au izolat din lac și le-au întreținut în laborator. „Abia începem să înțelegem cum afectează microbiomul biologia și toxicitatea înfloririi cianobacteriene. Acest proiect ne-a permis să aducem împreună nanoSIMS, microbiologie, genomica și analiza cianotoxinelor”, a declarat cercetătorul asistent și coautor Anders Kiledal de la Universitatea din Michigan. Datele culturii de laborator au arătat că aportul de azot organic ar putea susține Microcystis înflorește și producția de toxine în natură, iar comunitățile microbiene asociate cu Microcystis joacă probabil roluri critice în acest proces. Cu toate acestea, aceste ipoteze vor necesita testare direct în Lacul Erie, ceea ce echipa speră să o facă în viitor. LLNL are legături strânse cu Universitatea din Toledo, după ce a oficializat un acord de colaborare în toamna trecută. Acordul solicită instituțiilor să facă schimb de idei de știință și tehnologie, să sprijine oportunitățile studenților și stagiile și să continue cercetarea și dezvoltarea în domenii precum energia solară și alte tehnologii de energie regenerabilă, știința climatică și a mediului, științe biomedicale și hidrogen. „Acest proiect pentru a obține o mai bună înțelegere a rolului microbiomului cianobacterian în creșterea florilor de alge dăunătoare în Lacul Erie și alte căi navigabile din nord-vestul Ohio este una dintre provocările esențiale de știință și inginerie pe care le reprezintă Universitatea din Toledo. abordarea cu LLNL”, a declarat Frank Calzonetti, vicepreședintele Universității din Toledo pentru inovare și dezvoltare economică. „Oamenii noștri de știință beneficiază foarte mult de accesul nostru la una dintre cele mai bune facilități de cercetare din lume.” Alți contribuitori de la Universitatea din Toledo includ studenții absolvenți Sanduni Premathilaka și Sharmila Thenuwara. Alți cercetători LLNL includ David Baliu-Rodriguez (un fost student absolvent la Universitatea din Toledo), Jeffrey Kimbrel, Christina Ramon și Peter Weber.
Linkul direct catre PetitieCitiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:
|
|
|
Comentarii:
Adauga Comentariu