Penemuan Mengejutkan Bisa Mengubah Siklus Karbon International
Studi UC San Diego menemukan bahwa diatom laut menggabungkan fotosintesis dengan konsumsi karbon langsung, mengubah pandangan sebelumnya tentang metode penyerapan karbon mereka. Strategi ganda ini, yang dipengaruhi oleh interaksi bakteri, dapat berdampak signifikan terhadap pemahaman siklus karbon world.
Diatom laut, seperti Klosterium Cylindrothecamembangun biomassa melalui fotosintesis dan mengonsumsi karbon organik, sebuah temuan yang dapat mengubah pandangan kita tentang siklus karbon world.
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa diatom penghuni laut memiliki lebih dari satu metode untuk mengakumulasi karbon. Selain itu fotosintesisplankton bersel tunggal ini juga meningkatkan biomassanya dengan mengonsumsi karbon organik langsung dari laut. Penemuan ini dapat mendorong para ilmuwan untuk merevisi perkiraan mereka tentang jumlah karbon dioksida yang diserap diatom dari atmosfer melalui fotosintesis. Akibatnya, hal ini dapat mengubah pemahaman kita tentang siklus karbon world, yang sangat penting dalam konteks perubahan iklim.
Penelitian ini dipimpin oleh para ahli bioteknologi, ahli bioinformatika, dan peneliti genomik lainnya di College of California San Diego. Temuan baru ini dipublikasikan di Kemajuan Ilmu Pengetahuan pada tanggal 17 Juli 2024.
Tim menunjukkan bahwa diatom Cylindrotheca klosterium, yang ditemukan di lautan di seluruh dunia, secara teratur melakukan campuran simultan dari fotosintesis dan konsumsi langsung karbon dari sumber organik seperti plankton. Pada lebih dari 70% sampel air yang dianalisis para peneliti dari lautan di seluruh dunia, para peneliti menemukan tanda-tanda fotosintesis simultan dan konsumsi karbon organik langsung dari Cylindrotheca closterium.
Tim juga menunjukkan bahwa diatom ini jenis dapat tumbuh lebih cepat ketika mengonsumsi karbon organik selain fotosintesis.
Lebih jauh lagi, penelitian baru ini mengisyaratkan kemungkinan yang menggiurkan bahwa spesies bakteri tertentu memberi makan karbon organik secara langsung ke sebagian besar diatom yang hidup di seluruh lautan world.
Penelitian ini didasarkan pada pendekatan pemodelan metabolisme skala genom yang digunakan tim untuk mengungkap metabolisme diatom Klosterium CylindrothecaPara peneliti membatasi mannequin metabolik skala genom mereka dengan knowledge ekspresi gen world yang diperoleh dari ekspedisi laut TARA. Para peneliti yakin ini adalah pertama kalinya mannequin skala genom digunakan dalam skala world.
Knowledge pemodelan metabolisme baru tim mendukung eksperimen laboratorium terkini yang menunjukkan bahwa beberapa diatom mungkin bergantung pada strategi selain fotosintesis untuk menyerap karbon yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup, berkembang, dan membangun biomassa.
Tim yang dipimpin UC San Diego sedang dalam proses memperluas cakupan proyek untuk menentukan seberapa luas aktivitas non-fotosintesis ini di antara spesies diatom lainnya.
Apakah Bakteri Laut Memberi Makan Diatom?
Ketika tim mengamati parameter fisik dan kimia yang diukur dalam sampel air laut mereka – termasuk suhu, pH, salinitas, cahaya, nitrogen, dan ketersediaan karbon – mereka tidak menemukan korelasi apa pun antara parameter tersebut dan kecenderungan diatom untuk menjauh dari strategi fotosintesis saja.
Namun, tim menemukan sinyal yang jelas ketika meneliti populasi bakteri tertentu yang hidup berdampingan dengan diatom Klosterium Cylindrotheca dalam sampel air laut. Temuan ini mengisyaratkan adanya interaksi bakteri-diatom yang mendorong campuran fotosintesis dan konsumsi langsung karbon organik secara bersamaan – sebuah fenomena yang dikenal sebagai “mixotrophy.”
Tim meyakini bahwa bakteri tertentu mungkin memberi makan diatom secara langsung, membantu diatom ini menjadi salah satu mikroba paling sukses dan penting di planet ini, dalam hal produksi oksigen, penyerapan karbon, dan sebagai fondasi jaring makanan yang mendukung hampir semua kehidupan di lautan.
“Diatom merupakan kontributor utama rantai makanan laut dan penggerak utama siklus karbon world. Sebelumnya, kami telah memperkirakan semua mannequin siklus karbon dengan asumsi bahwa satu-satunya peran yang dimainkan diatom adalah dalam fiksasi karbon dioksida. Temuan kami menunjukkan bahwa ini tidak benar, tetapi diatom secara bersamaan juga memakan karbon organik. Dengan kata lain, kami telah menunjukkan bahwa diatom tidak bergantung secara eksklusif pada fiksasi karbon dioksida untuk pertumbuhan dan produksi biomassanya. Kami yakin hasil ini akan memiliki implikasi besar bagi pemahaman kita tentang siklus karbon world,” kata Profesor Karsten Zengler dari UC San Diego, profesor di Departemen Pediatri dan Bioteknologi serta peneliti di Pusat Inovasi Mikrobioma di Jacobs College of Engineering.
“Meskipun ada pengamatan yang aneh di laboratorium mengenai diatom yang menyimpang dari fotosintesis, mustahil untuk menguji jenis metabolisme apa yang dilakukan diatom ini di lautan – hingga saat ini. Hal ini karena ada banyak sekali gen yang terlibat dalam proses ini, dan sangat sulit untuk menggambarkan proses apa yang aktif dari knowledge ekspresi gen saja. Pendekatan kami mengatasi tantangan ini.”
Tim peneliti berharap penelitian ini akan merangsang minat untuk mengamati lebih dekat pemahaman kita tentang siklus karbon world, dengan mempertimbangkan pemahaman baru yang lebih luas tentang bagaimana diatom laut memperoleh karbonnya.
Apa yang bakteri yang memberi makan diatom dapatkan dari hubungan tersebut adalah pertanyaan lain untuk penelitian lebih lanjut.
Referensi: “Pertumbuhan miksotrofik diatom laut yang ada di mana-mana” oleh Manish Kumar, Juan D. Tibocha-Bonilla, Zoltán Füssy, Chloe Lieng, Sarah M. Schwenck, Alice V. Levesque, Mahmoud M. Al-Bassam, Anurag Passi, Maxwell Neal, Cristal Zuniga, Farrah Kaiyom, Josh L. Espinoza, Hyungyu Lim, Shawn W. Polson, Lisa Zeigler Allen dan Karsten Zengler, 17 Juli 2024, Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
DOI: 10.1126/sciadv.ado2623
Studi ini didanai oleh Yayasan Gordon dan Betty Moore.
