climate change: coccolithophorids for CO2 sequestration

Coccolithophorids to grupa jednokomórkowych planktonów roślinnych, które otaczają się drobnymi i wysoce ustrukturyzowanymi płytami kalcytowymi, zwanymi coccoliths. Coccolithophorids obfitują we wszystkich oceanach świata. Pod względem produkcji węglanu wapnia są one niewątpliwie głównym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania osadów oceanicznych (1), stanowiąc obecnie około jedną trzecią całkowitej morskiej produkcji CaCO3 (2). Najliczniejszym gatunkiem coccolithophore jest Emiliania huxleyi, pokazana po lewej stronie na rysunku 1.

E. huxleyi może być najliczniejszym gatunkiem produkującym węglan wapnia na ziemi (3). Coccolithophorid kwitnie, głównie składa się z E. huxleyi można zobaczyć z satelity, jak przedstawiono na rysunku 2. Biogeochemiczny wpływ coccolithophorids jest wzmacniany przez eksport kokolitów na dno oceanu, gdzie kokolity są największym pojedynczym składnikiem osadów głębinowych, tworząc rozległe nagromadzenia wapiennych Sączów i Kred, w tym Kred późnej kredy w północno-zachodniej Europie (4) (ryc. 1). W ciągu ostatnich 220 lat średnia masa kokolitu wzrosła o 40% (2).

biomineralizacja Coccolith była szeroko badana. Najnowsze recenzje (4-9).

Kokolity przedstawiają bardzo nienaturalną morfologię kalcytu, jednak składają się z pojedynczych kryształów kalcytu, jak pokazano na fig.

Iglesias-Rodriguez et al. niedawno wykazały, że kokkolitofory już reagują i prawdopodobnie będą nadal reagować na rosnące ciśnienie CO2 atmosferyczne, co ma ważne implikacje dla biogeochemicznego modelowania przyszłych oceanów i klimatu (2).

Kokkolitofory są odpowiedzialne za zdecydowaną większość biogennych zwapnień w systemach morskich. Wyniki ostatnich morskich badań paleontologicznych i kulturowych sugerują, że różne gatunki kokkolitoforów reagują w różny sposób na różne poziomy składników odżywczych, pCO2, wodorowęglanów itp. (10). Jednak zaskakująco niewiele wiadomo na temat wpływu takich lokalnych czynników środowiskowych na biomineralizację (11). Pierwsza sekwencja genomu coccolithophore (E. huxleyi) i kilka bibliotek znaczników ekspresji sekwencji stworzyły bezprecedensową okazję do zbadania genetycznych i biochemicznych mechanizmów odpowiedzialnych za biomineralizację.

rozpoczynamy eksperymenty in vitro na sekwestracji CO2 E. huxleyi i planujemy skorelować skuteczność usuwania CO2 z atmosfery i regulacji genów.

1. Lowenstam HA and Weiner S (1989) On Biomineralization (Oxford University Press, New 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 and Henriksen K (2003) in Biomineralization, eds. Dove PM, de Yoreo JJ, and 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) in Coccolithophore, eds. Winter a i Siesser WG (Cambridge University Press, Cambridge), S. 13-37.
7. de Vrind-de Jong EW and de Vrind JPM (1997) “Algal deposition of carbonates and silicates” Rev Mineral 35, 267-307.
8. Young JR, Davis SA, and Bown PR (1999) “coccolith ultrastructure and biomineralisation” J Struct Biol 126, 195-215.
9. Marsh ME (2000)in Biomineralization: from biology to biotechnology and medical applications, ed. Bäuerlein E (Wiley-VHC, Winheim), S. 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 Coccolithophorid Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), with particular reference to growth, coccolith formation, and calcification-photosynthesis interactions ” Phycologia 40, 503-529.