Forscher erwecken 60 Jahre alte ruhende Algenzellen zum Leben

Einer neuen Forschung an der Universität Åbo Akademi in Finnland ist es gelungen, bisherige Herausforderungen zu umgehen und herauszufinden, wie sich Mikroalgen an die globale Erwärmung anpassen, indem sie bis zu 60 Jahre alte Mikroalgenzellen aus dem Schärenmeer untersuchten. Einige Mikroalgen bilden Ruhezellen, die nach dem Ende der Blütezeit auf den Meeresboden sinken. Forschern ist es nun gelungen, diese ruhenden Zellen aus Sedimentkernen mit unterschiedlichen chronologischen Schichten zu erwecken, die mit geologischen Methoden datiert werden können.

Die Ergebnisseveröffentlicht in Natur Klimawandelsind auf globaler Ebene einzigartig, da bisher nicht gezeigt wurde, dass sich Mikroalgen an die globale Erwärmung in natürlichen Umgebungen anpassen, in denen komplexe evolutionäre Selektionsdrücke die Anpassung an neue Bedingungen steuern.

Durch experimentelle Studien mit den erwachten Zelllinien konnten Wissenschaftler der Universität Åbo Akademi feststellen, dass sich die Art an die dokumentierte Erwärmung des Meeres anpasst. Die optimale Temperatur für die Art ist in den Jahren 1960–2020 um 0,89 °C gestiegen, während die durchschnittliche Wassertemperatur um etwa 2,5 °C gestiegen ist.

„Dieses Erwachen hat es uns ermöglicht, Genotypen dieser Art zu untersuchen, die in den 1960er, 1990er und 2010er Jahren lebte. Einzellige Mikroalgen spielen eine Schlüsselrolle für das Funktionieren des Meeresökosystems, da sie die Grundlage des Nahrungsnetzes in Meeresumgebungen bilden.“ „, sagt Conny Sjöqvist, Projektforscherin für Umwelt- und Meeresbiologie an der Åbo Akademi University.

„Sie sind außerdem für die Hälfte der gesamten Sauerstoffproduktion auf der Erde verantwortlich und machen die Atmosphäre für den Menschen und einen Großteil des Lebens auf dem Planeten geeignet.“

Im Vergleich zu Zellen aus den 1960er-Jahren konnten die Forscher auch eine spürbare Veränderung in der Reaktion heutiger Zellen auf höhere Temperaturen feststellen. Beispielsweise verändern sie ihre Genexpression und Zellmorphologie, um die Nährstoffaufnahme zu steigern, die für einen immer intensiveren Stoffwechsel bei höheren Temperaturen erforderlich ist.

Gleichzeitig zeigen genetische Analysen, dass Zellen aus den 2010er-Jahren hohen Temperaturen nicht so viel Stress ausgesetzt waren wie Zellen aus den 1960er-Jahren. Die Genexpression von Hitzeschock-Genen ist in heutigen Zellen deutlich weniger ausgeprägt, was die Auffassung der Wissenschaftler über die Anpassungsweise von Mikroalgen stützt.

„Jetzt werden wir untersuchen, welche Bedeutung die Anpassung für diese Schlüsselart insgesamt hat und welche ökologischen Konsequenzen sie für den Rest des Meeresökosystems haben kann. Uns interessiert vor allem, ob parallele Veränderungen stattgefunden haben, zum Beispiel Einfluss auf das Fettsäureprofil und die Nährwerte von Mikroalgen“, sagt Sjöqvist.

Forscher untersuchen seit langem, wie sich Mikroalgen an steigende Temperaturen in ihrer Umgebung anpassen. Besonderes Augenmerk wurde auf ihr Anpassungspotenzial gelegt, das vor allem im Bereich der experimentellen Evolution untersucht wurde, wo Arten im Labor herausfordernden Umweltbedingungen ausgesetzt werden.

Mikroalgen weisen nachweislich ein hohes Anpassungspotenzial auf, doch gleichzeitig stehen bisherige Erkenntnisse in der Kritik, weil die Laborbedingungen nicht das widerspiegeln, was in der Natur realistisch geschieht.