Сера встречается во многих различных соединениях по всему миру - не только в атмосфере, но также в океанах и на суше. Все эти проявления связаны в цикл. Проще говоря, элемент в своей минеральной форме восстанавливается и переходит в органические соединения. Они передаются организмами, прежде чем, наконец, достичь атмосферы, где они окисляются, прежде чем вернуться на сушу и в моря с дождем. Хотя мы уже давно знали об этом, химики Йенского университета им. Фридриха Шиллера (Германия) и их американские коллеги обнаружили совершенно неожиданное сокращение цикла. Этот процесс определяется мельчайшими организмами в планктоне океана. Свое открытие ученые описали в свежем номере журнала Nature.
"Мы обнаружили, что некоторые одноклеточные водоросли и бактерии, входящие в состав морского планктона, производят новое химическое соединение со сложным названием "диметилсульфониопропионат", или сокращенно "ДМСОП"," объясняет профессор д-р Георг Понерт из Йенского университета. «Это позволило нам получить ценную информацию о глобальном цикле серы, и теперь мы можем дать новое объяснение огромным количествам потока серы в цикле. Даже если одна микроводоросль производит лишь незначительное количество соединения, мы говорим о всего несколько тераграммов, то есть несколько миллиардов килограммов в год». Это связано с тем, что одноклеточные водоросли невероятно активны в Мировом океане. Выводы, сделанные химиками из Йены, дают нам лучшее представление о круговороте серы на Земле, что дает важные знания для атмосферных и климатических моделей.
Защита от стресса для водорослей
Однако информация, предлагаемая результатами исследования, не только помогает нам лучше понять круговорот серы; ученые нашли одну из причин производства DMSOP, исследуя, как водоросли адаптируются к окружающей среде. «Эти одноклеточные организмы постоянно перемещаются в море, поэтому они постоянно подвергаются различному содержанию соли и окислительному стрессу», - объясняет Понерт. «Новое соединение теперь показывает, как этот стресс можно сбалансировать с помощью сложной системы химических реакций. Один из способов сделать это - производить и расщеплять высокополярные органические молекулы. И ключевую роль здесь играет новый сернистый продукт метаболизма».
Йенские ученые, чья работа была поддержана совместным исследовательским центром ChemBioSys Немецкого исследовательского фонда, исследовали образцы воды из различных регионов океанов, чтобы установить, является ли производство сернистого соединения глобальным явлением.«Мы обнаружили DMSOP во всех образцах от Арктики до Средиземноморья», - объясняет профессор Понерт, который также работает в Кластере передового опыта Йенского университета «Microverse». «Так что производители сернистого соединения есть везде».
Эти новые результаты предоставили химикам Йенского университета важную информацию о функционировании микробных сообществ в океане, и эти результаты также имеют отношение к возможным приложениям. «Все больше и больше водорослей выращивается в аквакультуре для производства кормов для животных, продуктов питания и энергии. Вот почему важно полностью понимать их метаболизм», - говорит эксперт из Йены. «Наши текущие выводы еще раз показали, какая невероятно сложная и эффективная система скрыта в планктоне».