Mikroskopiske alger har også sex

En tilfeldighet førte til at forskere oppdaget at den mikroskopiske algen Teleaulax amphioxeia også kan formere seg seksuelt hvis den har liten tilgang på næring. Funnet er publisert i Science Advances.

Illustrasjonen viser deler av næringskjeden i havet. Cellene i forgrunnen representerer Teleaulax amphioxeia (diploiden med to sett kromosomer til venstre og haploiden med ett sett kromosomer til høyre). I bakgrunnen er disse to livssyklusstadiene vist sammen med predatorene Dinopysis acuminata (dinoflagellat), Mesodinium rubrum (ciliate) og Mesodinium major (ciliate) i målestokk i forhold til Teleaulax amphioxeia.
Illustrasjonen viser deler av næringskjeden i havet. Cellene i forgrunnen representerer Teleaulax amphioxeia (diploiden med to sett kromosomer til venstre og haploiden med ett sett kromosomer til høyre). I bakgrunnen er disse to livssyklusstadiene vist sammen med predatorene Dinopysis acuminata (dinoflagellat), Mesodinium rubrum (ciliate) og Mesodinium major (ciliate) i målestokk i forhold til Teleaulax amphioxeia. Illustrasjon: Sofie Binzer

Mikroskopiske alger som består av bare én enkelt celle antas vanligvis å reprodusere ved aseksuell celledeling. Teleaulax amphioxeia, som tilhører gruppen kryptofytter, er en slik alge, og den kloner rett og slett sitt egne genetiske materiale. Dermed reduseres det genetiske mangfoldet og tilpasningskapasiteten til algen. Nå viser det seg at dette bare stemmer delvis.

Encellede alger
De bittesmå, encellede algene viser seg å ha et mer avansert reproduksjonsmønster enn forskerne tidligere har visst. Foto: Andreas Altenburger

For da Lumi Haraguchi, som da var doktorgradsstudent ved Aarhus Universitet, en dag så på noen kulturer av alger hun hadde stående og som hadde stått uten tilsyn en stund, oppdaget hun noe som skulle overraske forskerne.

Trodde det var to arter

– Først trodde hun cellene hadde endret seg fra én art til en annen og at det måtte skyldes at kulturen var blitt forurenset med en annen art. Men det skjedde igjen på nytt, etter at hun hadde passet veldig nøye på kulturene, forteller Andreas Altenburger som er førsteamanuensis ved Norges arktiske universitetsmuseum, UiT.

Han er en av forskerne bak en ny studie av kryptofyttene, som nå er publisert i Science Advances. Altenburger, som jobbet ved Københavns universitet da studien ble påbegynt, forteller at oppdagelsen fikk Haraguchi til å spekulere i om de to typene alger faktisk var den samme arten, og at de representerte forskjellige stadier i livssyklusen.

– Senere ble denne hypotesen bekreftet ved å analysere DNA fra de to artene. Da oppdaget vi at sekvensen av DNA-et i begge arter var helt lik, men at den ene typen bare hadde halvparten av DNA-et, og bare ett sett med kromosomer, i motsetning til den andre typen, som hadde to sett med kromosomer, forteller Altenburger.

Viktig for algenes suksess

Forskerne konkluderer derfor med at disse små cellene også kan formere seg seksuelt når de har begrenset tilgang til næring der de befinner seg.

Andreas Altenburger er førsteamanuensis ved Norges arktiske universitetsmuseum.
Andreas Altenburger er førsteamanuensis ved Norges arktiske universitetsmuseum. Foto: UiT

– Dette er et viktig aspekt av deres økologiske suksess, sier Altenburger.

Forskerne har sett at det samme har skjedd også i Roskildefjorden i Danmark, da tilgangen til nitrogen, som er en av de viktigste næringsstoffene og en viktig komponent i algens DNA, var begrenset. Den motsatte endringen, fra celler med ett sett med kromosomer til to, skjedde når det ble vinter og mer nitrogen i vannet igjen.

– Dette tilsvarer at mennesker og andre dyr skulle kaste halvparten av sitt DNA under magre forhold og blande genene sine igjen når matforsyningen ble bedre. Studien viser derfor at mikroskopiske alger kan ha en mer kompleks livssyklus enn de fleste andre organismer, og at de kan endre reproduksjonsstrategien, mellom aseksuell og seksuell reproduksjon, avhengig av tilgjengeligheten av nitrogen, sier Altenburger.

Lager mye av jordas oksygen

I tillegg til kryptofytter, er det mange forskjellige grupper av mikroskopiske alger til stede i havene våre. Disse enkeltcellede organismer er ansvarlige for produksjonen av omtrent halvparten av alt oksygenet på planeten som genereres gjennom fotosyntese. 

– Kryptofytten Teleaulax amphioxeia er en viktig kloroplastdonor til det vi kaller mixotrofiske organismer, som både kan spise og fordøye annet organisk materiale og selv drive fotosyntese. Disse mixotrofene kan holde kloroplasten funksjonell og i live etter å ha spist Teleaulax, og dermed øke primærproduktiviteten og omsetningen av biomasse i havet, forklarer Altenburger.