Der Klimawandel könnte zu einem dramatischen temperaturbedingten Rückgang der essentiellen Omega-3-Fettsäuren führen

Die Auswirkungen des globalen Klimawandels führen bereits jetzt unter anderem zum Verlust von Meereis, einem beschleunigten Anstieg des Meeresspiegels und längeren und intensiveren Hitzewellen.

Jetzt sagt die allererste Untersuchung von Planktonlipiden im globalen Ozean eine temperaturbedingte Abnahme der Produktion von essentiellen Omega-3-Fettsäuren, einer wichtigen Untergruppe von Lipidmolekülen, voraus.

Eine wichtige Folgerung der Umfrage ist, dass mit fortschreitender globaler Erwärmung immer weniger Omega-3-Fettsäuren von Plankton an der Basis des Nahrungsnetzes produziert werden, was bedeutet, dass weniger Omega-3-Fettsäuren für Fische und Menschen verfügbar sind . Omega-3-Fettsäure ist ein essentielles Fett, das der menschliche Körper nicht selbst produzieren kann, und wird allgemein als „gutes“ Fett angesehen, das den Verzehr von Meeresfrüchten mit der Gesundheit des Herzens verbindet.

Die Untersuchung analysierte 930 Lipidproben im gesamten Ozean unter Verwendung eines einheitlichen, hochauflösenden, genauen Massenspektrometrie-Analyse-Workflows, der „bisher unbekannte Eigenschaften von planktonischen Lipidomen des Ozeans aufdeckte“, was laut Angaben die Gesamtheit von Hunderten bis Tausenden von Lipidarten in einer Probe ist ein neues Papier unter der Leitung von Autoren der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

„Wir haben uns auf zehn molekular unterschiedliche Glycerolipidklassen konzentriert und 1.151 verschiedene Lipidarten identifiziert, wobei wir festgestellt haben, dass die Ungesättigtheit von Fettsäuren (dh die Anzahl der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen) grundlegend durch die Temperatur eingeschränkt wird. Wir sagen einen signifikanten Rückgang der essentiellen Fettsäure Eicosapentaensäure voraus [EPA] im nächsten Jahrhundert, die wahrscheinlich ernsthafte schädliche Auswirkungen auf wirtschaftlich wichtige Fischereien haben werden“, heißt es in der Veröffentlichung, „Globale Ozean-Lipidome zeigen eine universelle Beziehung zwischen Temperatur und Lipid-Unsättigung“, veröffentlicht in Wissenschaft.

EPA ist eine der nahrhaftesten Omega-3-Fettsäuren, wurde mit zahlreichen gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht und ist als Nahrungsergänzungsmittel weit verbreitet. „Die Lipide im Ozean beeinflussen Ihr Leben“, sagt der Mitautor des Zeitschriftenartikels, Benjamin Van Mooy, leitender Wissenschaftler in der Abteilung für Meereschemie und Geochemie des WHOI. „Wir haben festgestellt, dass sich die Zusammensetzung der Lipide im Ozean ändern wird, wenn sich der Ozean erwärmt. Das gibt Anlass zur Sorge. Wir brauchen diese Lipide im Ozean, weil sie die Qualität der Nahrung beeinflussen, die der Ozean für die Menschheit produziert .“

„Alle Organismen im Ozean müssen mit Wassertemperaturen zurechtkommen. Mit dieser Studie haben wir einen der wichtigen biochemischen Wege aufgezeigt, auf denen Zellen dies tun“, sagt der Hauptautor des Zeitschriftenartikels, Henry C. Holm, ein Doktorand am Massachusetts Institute of Technology (MIT) – WHOI Joint Programme in Oceanography/Applied Ocean Science and Engineering. „Diese Erkenntnisse über EPA wurden durch die Verwendung einer Methode ermöglicht, die uns ein sehr vollständiges Bild der Glycerolipide in jeder Probe liefert. Wir haben gesehen, dass die Temperatur mit der Sättigung der Zellmembranen überall im Ozean zusammenhängt, wo wir hinschauten.“

Lipide sind eine Klasse von Biomolekülen, die von Organismen aus allen Lebensbereichen zur Energiespeicherung, Membranstruktur und Signalübertragung produziert und verwendet werden. Sie machen etwa 10–20 Prozent des Planktons im Oberflächenozean aus, wo die Lipidproduktion und -vorräte am größten sind. Ozeanographen verwenden Lipide seit Jahrzehnten als Biomarker chemischer und biologischer Prozesse, und ihre Biogeochemie wurde umfassend erforscht. Erst vor kurzem hat jedoch die Kombination aus hochauflösender Massenspektrometrie und nachgeschalteten Analysewerkzeugen die umfassende ungezielte Bewertung von Ozeanlipiden in einem ähnlichen Maßstab wie Untersuchungen anderer Moleküle wie Nukleinsäuren und Proteine ​​ermöglicht.

In dieser neuen Umfrage untersuchten die Forscher einen globalen Massenspektraldatensatz von planktonischen Lipidomen von 146 Orten, die während sieben ozeanografischen Forschungskreuzfahrten von 2013–2018 gesammelt wurden. Die Forscher stellen fest, dass, obwohl die Lipidome der Planktongemeinschaft von zahlreichen Umweltfaktoren wie der Nährstoffverfügbarkeit beeinflusst werden, das Papier über „die Beziehung zwischen Lipiden und die wohl grundlegendste Kontrolle ihrer Zusammensetzung: die Temperatur“ berichtet.

Die Forscher untersuchten den Sättigungszustand für die 10 Hauptklassen von Lipiden mit Glycerol (dh Glycerolipide) und fanden heraus, dass bei diesen Klassen „die Temperatur einen großen Einfluss auf die Strukturierung der relativen Häufigkeit von Fettsäurearten hatte“. Darüber hinaus fanden die Forscher einen klaren Übergang von Lipidarten mit mehr ungesättigten Fettsäuren bei kälteren Temperaturen zu vollständig gesättigten Arten bei den wärmsten Temperaturen.

„Diese Trends zeigen sich auch in allen anderen Glycerolipidklassen sowie in den gesamten aggregierten Lipidomen aller Glycerolipidklassen“, heißt es in der Veröffentlichung. „Tatsächlich ist es bemerkenswert, dass die Beziehung zwischen Temperatur und Ungesättigtheit aus unserem Datensatz hervorgeht, obwohl er so unterschiedliche und unterschiedliche Planktongemeinschaften umfasst, von den nährstoffarmen subtropischen Wirbeln bis zum hochproduktiven antarktischen Küstenschelf.“

Die Forscher fanden auch heraus, dass die prozentuale Häufigkeit von Eicosapentaensäure (EPA)-Spezies eine starke Beziehung zur Temperatur aufwies. Um zu bestimmen, wie sich die Ober- und Untergrenzen für die Zusammensetzung von EPA unter zukünftigen Erwärmungsbedingungen verschieben könnten, erstellten die Forscher Karten, die die Temperaturbedingungen der Meeresoberfläche am Ende des Jahrhunderts für verschiedene Klimaszenarien verwendeten. Unter dem Klimaszenario SSP5-85, das in dem Papier als Worst-Case-Szenario mit anhaltend hohen Treibhausgasemissionen angesehen wird, sehen einige Meeresregionen – insbesondere in höheren Breiten – einen drastischen Rückgang von bis zu -25 % der EPA im Vergleich zum Menge, die sie jetzt haben, so die Zeitung.

Van Mooy sagte, die Forschung sei „ein weiteres Beispiel dafür, wie menschliche Aktivitäten die Ozeane auf eine Weise stören, die wir nie erwartet hätten, und für die Ungewissheit, wie der Ozean auf die Erwärmung reagieren wird“.