Hur bakteriers förmåga att använda solljus bestämmer kolets kretslopp i havet

Bakterier i havet spelar en avgörande roll i de globala kretsloppen av kol, kväve och fosfor. Som Wallenberg Scholar vill Jarone Pinhassi ta fram ny kunskap om hur rodopsiner stimulerar effektiviteten i bakteriers tillväxt i ljus, där förmågan att ta upp olika näringsämnen är extra intressant. Resultaten kan bli en viktig nyckel för att förstå hur marina ekosystem kommer att svara på kommande miljöförändringar. 

Bakteriella processer är betydelsefulla för havens näringskedja. Ändå finns bara några enstaka studier som visar hur energin från det ljuskänsliga proteinet rodopsin stimulerar och påverkar bakteriers förmåga att bryta ner löst organiskt kol i havet. 

Rodopsin omvandlar energin i solljus till kemisk energi för att växa bättre – inte helt olikt fotosyntes. Proteinet är besläktat med rodopsinerna vi har i ögats näthinna som gör att vi kan se. 

– Det här är fascinerande frågor som ännu är olösta och vi vill bland annat försöka förstå hur bakterierna bidrar med produktion av vitaminer och andra spårämnen som behövs både i havets näringskedja och för människors hälsa, säger Jarone Pinhassi. Det är en fascinerande tanke att kanske kunna använda den nya kunskapen för att optimera produktionen av exempelvis kosttillskott eller förbättra vattenreningsprocesser.

Pinhassi och hans forskargrupp ska undersöka hur bakteriers ljusutnyttjande påverkar sammansättningen hos det lösta organiska materialet i havet. Forskarna ska även studera vid vilka årstider olika bakterier använder sina rodopsiner och hur genuttrycket varierar i anslutning till algblomningar. De kommer att mäta vilka gener och protein som används i ljus eller i mörker för att förstå hur ljusutnyttjandet regleras. 

– I genomsnitt finns en miljard bakterier i varje liter havsvatten och bakterierna växer aktivt och andas som andra levande varelser. Hälften av all fotosyntes på jorden utförs av mikroskopiska alger i havet och bakterierna omsätter hälften av det organiska material som produceras. Detta motsvarar en nästan ofattbar mängd av 72 miljoner ton kol per dag.