Rodopsinska rešitev

V današnjem Znanstvenem britOFFu se bomo potopili v mrzli Antarktični ocean, ki so se mu posvetili raziskovalci in raziskovalke iz Združenih arabskih emiratov. V članku, objavljenem v ameriški reviji PNAS, poročajo o razširjenosti genov za protein rodopsin med vrstami fitoplanktonov na območjih morja, revnejših z železom.

Dobro jutro, v današnjem Znanstvenem britOFFu se bomo potopili v mrzli Antarktični ocean, ki so se mu posvetili raziskovalci in raziskovalke iz Združenih arabskih emiratov. V članku, objavljenem v ameriški reviji PNAS, poročajo o razširjenosti genov za protein rodopsin med vrstami fitoplanktonov na območjih morja, revnejših z železom.

Protein rodopsin je pri človeku bistvenega pomena za zaznavo svetlobe, pri nekaterih mikroorganizmih pa sodeluje pri pridobivanju celične energije. Pred pol stoletja so ta mehanizem odkrili pri arhejah [arhêjah] in bakterijah, nedavno pa so rodopsin našli tudi pri antarktičnih planktonskih algah. V študiji, ki jo predstavljamo danes, je raziskovalna skupina preučevala rodopsin pri kremenastih [kreménastih] algah. Zanimalo jih je, kje v celici se rodopsin nahaja in pod kakšnimi okoljskimi dejavniki poteka pridobivanje energije z njegovo pomočjo.

Najprej so z metodo imunofluorescence pri planktonski kremenasti algi Pseudo-nitzschia subcurvata odkrili, da se rodopsin nahaja na membrani vakuole. S pomočjo sončne svetlobe se s črpanjem protonov preko vakuolske membrane ustvarja protonski gradient [protónski gradiènt] za proizvajanje celične energije. Nadalje so pri treh vrstah alg merili količino proizvedene energije ob klasični fotosintezi in alternativni poti z rodopsinom ob različnih koncentracijah železa. Železo namreč potrebujejo organizmi za fotosintezo [fótosintézo]. Prispevek proizvedene energije s pomočjo rodopsina je predstavljal do sedem odstotkov celokupne energije, delež energije pa je bil višji pri nižjih koncentracijah železa. Rodopsinska produkcija energije, ki je neodvisna od železa, tako za kremenaste alge na območjih, ki so revnejša s železom, predstavlja evolucijsko prednost.

Laboratorijske ugotovitve so preverili v realnem okolju. V drugem delu raziskave so preučevali razširjenost planktonskih morskih alg z izraženim rodopsinom. Na območju zahodne obale Antarktike so vzorčili zajeto morsko vodo s planktonskimi algami. Z molekularnogenetskimi metodami so v zajetih organizmih merili izražanje gena za rodopsin. Kot približek koncentracije rodopsina so uporabili z masno spektrometrijo določeno koncentracijo retinala, ki je del strukture rodopsina. Potrdili so, da v predelih bližje kopnemu, kjer je več železa kot na odprtem morju, izražajo alge manj genov za rodopsin. 

Raziskovalna skupina na podlagi dobljenih rezultatov zaključuje, da je prisotnost rodopsina ključnega pomena za preživetje kremenastih alg v pogojih z manj železa in z nizkimi temperaturami, kakršni so v Antarktičnem oceanu. S prisotnostjo rodopsina nadomeščajo energijski primanjkljaj, ki nastane zaradi nezmožnosti opravljanja fotosinteze. Prilagoditev fitoplanktona je pomembna tudi za ostale morske organizme, saj z vezavo CO2 tako pri procesu fotosinteze kot rodopsinski poti posledično prinaša energijo v globine oceana ter širše vpliva na stopnjo atmosferskega CO2.

S fitoplanktonom se je sončil vajenec Andraž.