Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Enkeltcellede alger er langt mere komplekse end tidligere antaget

Enkeltcellede alger bidrager samlet med omtrent 50% af verdens iltproduktion. Trods disse algers enorme udbredelse i verdenshavene, er viden om deres livscyklus ofte ganske sparsom. Men nu har forskere vist, at enkeltcellede algers reproduktionsevne afhænger af deres vækstbetingelser – og at de mikroskopiske alger måske er langt mere komplicerede end tidligere antaget.

14.09.2020 | Rasmus Rørbæk

De to stadier af artens livscyklus ses her som illustration af Sofie Binzer.

Et forskningsstudie er netop udgivet i det anerkendte videnskabelige tidsskrift, Science Advances, hvor forskere fra henholdsvis Aarhus Universitet og Københavns Universitet viser, at to af de mere almindelige algearter, Teleaulax amphioxeia og Plagioselmis prolonga, på dansk kaldet rekylalger, er en og samme art, der basalt set forandrer mængden af deres DNA afhængigt af ressourcer og årstid.

Typisk formerer alger sig aseksuelt gennem celledeling. Og det var faktisk lidt af et tilfælde, at forskerne nu har opdaget, at visse arter af encellede alger kan variere deres DNA-mængde alt afhængig af deres vækstbetingelser og det miljø, de befinder sig i. 

Ph.d-studerende Lumi Haraguchi fra Aarhus Universitet havde glemt en alge-kultur i laboratoriet. Stor var hendes overraskelse, da hun senere genfandt prøven og af ren nysgerrighed studerede de alger, der var vokset frem. For algerne havde tilsyneladende skiftet art.

Lumi Haraguchi antog, at der måtte være tale om en form for forurening af prøven, så hun gentog forsøget under mere kontrollerede forhold. Men resultatet var det samme. Hun indgik herefter samarbejde med forskergrupper på Naturhistorisk Museum og Biologisk Institut, Københavns Universitet, som hjalp med molekylære analyser. Sammen kunne de påvise, at de to tilsyneladende forskellige arter faktisk var en og samme art, men, at de morfologisk optræder i to meget forskellige former.

Dét, Lumi havde fundet, var alger af samme art, som befandt sig på forskellige stadier i deres livscyklus. Den ene form havde et enkelt sæt kromosomer - og var såkaldt haploid, som man kender det fra højere organismers æg og spermier, til at være en organisme med to sæt kromosomer, i fagsprog at være diploid, som hos dyr og planter.

Ressourcemangel som nøglefaktor

Forskerne fortsatte deres analyser i Roskilde Fjord og kunne påvise, at algerne skiftede mellem de to former, når der henholdsvis var mangel på, og rigelige, ressourcer. Overført til mennesker og andre flercellede organismer ville det svare til, at vi skulle smide halvdelen af vores DNA, når der var fødevaremangel, og fordoble det igen, når der var føde nok.

Studiet har afdækket, at enkeltcellede alger kan have en langt mere kompleks livscyklus end tidligere antaget, og at de kan forandre deres reproduktionsstrategi fra at være aseksuel i det diploide stadie af livscyklus, når der er rigeligt med næringsstoffer, til at være aseksuel i det haploide, når der er mangel på næringsstoffer. De haploide stadier kan så – måske når næringsforholdene atter bliver bedre, formere sig seksuelt og blive til det diploide stadie! Som derefter fortsætter med at formere sig aseksuelt. Det har forskerne aldrig set før. Når enkeltcellede alger udsættes for næringsmangel, danner de typisk encellede hvilestadier, som kan overleve i årevis i plankton eller i bundsedimenter, og som først spirer, når forholdene igen bliver gunstige.

 

Forskningen er lavet i samarbejde mellem forskere fra Københavns Universitet, Statens Naturhistoriske Museum, Aarhus Universitet og Universitet i Tromsø, Norge. Læs den videnskabelige artikel på Science Advances' hjemmeside.

De molekylærbiologiske undersøgelser er foretaget sammen med Nina Lundholm, Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet. Optællinger og isolering af arter i algekulturer fra Roskilde Fjord er foretaget af Lumi Haraguchi fra Aarhus Universitet

Institut for Bioscience