Raziskovalna skupina z Univerze v Stanfordu je opisala nov način premikanja fitoplánktona. Svoje izsledke je objavila oktobra v znanstveni reviji Current Biology. 

Običajno so rastlinski enoceličarji v oceanih od pet do deset odstotkov gostejši od morske vode. Fitoplánktonski organizmi so zato razvili različne strategije premagovanja gravitacijske sile. Veliko vrst za aktivno premikanje gor-dol po vodnem stolpcu uporablja bičke ter migetalke – nitaste izrastke, ki enoceličnim organizmom služijo kot nekakšen motor za premagovanje sile. Fitoplanktonska alga Pyrocystis noctiluca ne uporablja nobene od opisanih strategij, a vseeno zmore premagati več kot 100 metrov višinske razlike. 

Kar nekaj enoceličnih alg, tudi predstavnikov rodu Pyrocystis, nima bička, ki bi jim omogočil aktivno premikanje po vodnem stolpcu proti površju oceana. Enocelične alge so gostejše od morske vode in bi po pravilih fizike morale potoniti. A kaj jih dviguje na površje, če ne bički ali druge strukture za boljšo plovnost? Znanstvena ekipa je v laboratoriju poustvarila naravne pogoje. S posebnim mikroskópom je spremljala vertikalno gibanje tega fotosintetskega enoceličarja. Izkazalo se je, da za dviganje proti površju oceana Pyrocystis noctiluca izkoristi kar svoj življenjski cikel: celično delitev.

Celica se deli – gre namreč za način razmnoževanja enoceličarjev. Ob delitvi nastaneta dve celici in vsaj ena od novonastalih celic se zelo hitro - v petnajstih minutah - poveča za tri- do šestkratnik svoje velikosti. S povečanjem prostornine se enocelični algi zniža gostota - je nižja od gostote okoliške vode, in celica se dviga. Tudi za več kot 100 metrov. Bliže površju oceana ima fitoplankton na voljo dovolj svetlobe za opravljanje fotosinteze - veže torej atmosferski ogljik, proizvaja kisik, sintetizira beljakovine in še mnogo drugih stvari. Približno po enem tednu se masa alge zaradi novonastalih spojin poveča, znova je težja od morske vode in prične se posedati. Med posedanjem se znova odvije celična delitev in dvig vsaj ene novonastale celice proti površju. Kako preprosto! Kaj pa se odvije znotraj celice? 

Hitro povečanje prostornine celice Pyrocystis noctiluca so raziskovalke in raziskovalci na podlagi mikroskopskih opazovanj pripisali povečanju vakuóle. Najprej morska voda iz še nedoločenega vzroka vdre v celico. Voda nato skozi celične kanalčke, imenovane akvaporíni, preide v vakuolo. Delovanje kanalčkov med drugim uravnava koncentracija kálcijevih ionov, v laboratorijskih pogojih namreč v odsotnosti kalcija ni prišlo do povečanja prostornine celice. 

Novoopisani način premikanja fitoplanktona je zanimiv predvsem zaradi celičnega mehanizma, ki ta proces uravnava. Vdor dodatne vode v celico namreč ne spremeni bistveno gostote citoplazme. Kljub celokupno povečani celični prostornini metabolni in drugi fiziološki procesi, ki bi bili zaradi spremenjene gostote citoplazme lahko drugačni ali prekinjeni, potekajo normalno.

DOI:  https://doi.org/10.1101/2022.08.19.504465