Cambio climático: cocolitofóridos para secuestro de CO2

Los cocolitofóridos son un grupo de plancton de plantas unicelulares, que se rodean de placas de calcita diminutas y altamente estructuradas, llamadas cocolitos. Los cocolitofóridos abundan en todos los océanos del mundo. En términos de producción de carbonato de calcio, son sin duda el principal contribuyente a los sedimentos oceánicos (1), que hoy en día representan alrededor de un tercio de la producción total de CaCO3 marino (2). La especie de cocolitóforo más abundante es Emiliania huxleyi, mostrada a la izquierda en la parte superior de la Figura 1.

E. huxleyi puede muy bien ser la especie productora de carbonato de calcio más abundante de la tierra (3). Las floraciones cocolitofóridas, compuestas en su mayoría de E. huxleyi, pueden verse desde satélites, como se presenta en la Figura 2. El impacto biogeoquímico de los cocolitofóridos se ve amplificado por la exportación de cocolitos al fondo del océano, donde los cocolitos son el componente más grande de los sedimentos de aguas profundas, formando vastas acumulaciones de rezumos calcáreos y tizas, incluidas las tizas del Cretácico Superior del noroeste de Europa (4) (Figura 1). En los últimos 220 años se ha producido un aumento del 40% en la masa media de cocolitos (2).

La biomineralización de cocolitos ha sido ampliamente estudiada. Las revisiones recientes incluyen (4-9).

Los cocolitos presentan una morfología poco natural para la calcita, sin embargo, están compuestos de cristales individuales de calcita, como se muestra en la Figura 1.

Iglesias-Rodriguez et al. recientemente se demostró que los cocolitofóridos ya están respondiendo y probablemente seguirán respondiendo a las crecientes presiones parciales de CO2 atmosférico, lo que tiene importantes implicaciones para la modelización biogeoquímica de los océanos y el clima futuros (2).

Los cocolitofóridos son responsables de la gran mayoría de la calcificación biogénica en sistemas marinos. Los resultados de estudios recientes de paleontología marina y basados en cultivos sugieren que diferentes especies de cocolitóforos responden de manera diferente a diferentes niveles de nutrientes, pCO2, bicarbonato, etc. (10). Sin embargo, sorprendentemente se sabe poco sobre el efecto de estos factores ambientales locales en la biomineralización (11). La primera secuencia del genoma cocolitóforo (de E. huxleyi) y varias bibliotecas de etiquetas de secuencias expresadas han creado una oportunidad sin precedentes para investigar los mecanismos genéticos y bioquímicos responsables de la biomineralización.

Estamos iniciando experimentos in vitro sobre el secuestro de CO2 de E. huxleyi, y planeamos correlacionar la eficiencia en la eliminación de CO2 de la atmósfera y la regulación génica.

1. Lowenstam HA and Weiner S (1989) On Biomineralization (Oxford University Press, Nueva York).
2. Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, Green DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, Dassow Pv, et al. (2008)” Phytoplankton Calcification in a High-CO2 World ” Science 320, 336-340.
3. Westbroek P, de Jong EW, van der Wal P, Borman AH, de Vrind JPM, Kok D, de Bruiijn WC, and Parker SB (1984)” Mechanism of calcification in the marnine alga Emiliania huxleyi ” Phil Trans R Soc London Ser B 304, 435-444.
4. Young JR y Henriksen K (2003) en Biomineralization, eds. Dove PM, De Yoreo JJ, y Weiner S (MSA, Washington D. C.), pp. 189-215.
5. Westbroek P, Young JR, and Linschooten K (1989)” Coccolith production (biomineralization) in the marine alga Emiliania huxleyi ” J Protozool 36, 368-373.
6. Pienaar RN (1994) en Cocolithophore, eds. Winter A y Siesser WG (Cambridge University Press, Cambridge), págs. 13 a 37.
7. de Vrind-de Jong EW and de Vrind JPM (1997)” Algal deposition of carbonatos and silicates ” Rev Mineral 35, 267-307.
8. Young JR, Davis SA, and Bown PR (1999)” Coccolith ultraestructure and biomineralization ” J Struct Biol 126, 195-215.
9. Marsh ME (2000)en Biomineralization: from biology to biotechnology and medical applications, ed. Bäuerlein E (Wiley-VHC, Winheim), pp 251-268.
10. Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, Green DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, von Dassow P, et al. (2008)” Phytoplankton calcification in a high-CO2 world ” Science 320, 336-340.
11. Paasche E (2002)” A review of the cocolithophorid Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), with particular reference to growth, coccolith formation, and calcification-photosynthesis interactions ” Phycologia 40, 503-529.