Einzellige Algen, bekannt als Kieselalgen, von denen lange angenommen wurde, dass sie sich ungeschlechtlich vermehren, wurden kürzlich als lebhafter als erwartet befunden.
Die Forscher entdeckten, dass Kieselalgen sich sexuell fortpflanzen - und dies besonders wahrscheinlich, wenn sie in Gegenwart der Verbindung Ammonium vorliegen, einem Abfallprodukt, das von den meisten Tieren erzeugt wird.
Zuvor hatten Wissenschaftler die vollständigen Lebenszyklen bei kaum einer Handvoll Kieselalgenarten beobachtet, und selbst bei gut untersuchten Kieselalgen war die sexuelle Fortpflanzung nie beobachtet worden, schrieben die Forscher in der Studie, die online am 7. Juli in der Zeitschrift PLOS ONE veröffentlicht wurde.
Die Autoren der Studie stellten jedoch fest, dass sie die Kieselalge manipulieren konnten Thalassiosira pseudonana in seine Zellstrukturen zu ändern, um männlich oder weiblich zu sein. Alles, was sie tun mussten, war, einen der Faktoren zu eliminieren, die die Kieselalge zum Wachsen brauchte - wie Licht oder Phosphor - und dann Ammonium einzuführen, und die Kieselalgen würden in männliche und weibliche Zellen differenzieren.
"Unsere Entdeckungen lösen zwei anhaltende Rätsel, die Kieselalgenforscher geplagt haben", sagte die Co-Autorin der Studie, Kimberly Halsey, Mikrobiologin an der Oregon State University, in einer Erklärung.
"Ja, sie haben Sex und ja, wir können sie dazu bringen, es zu tun", sagte Hasley.
Diatomeen sind Protisten, eine vielfältige Gruppe aus einzelligen Organismen, deren Körper Zellwände und hochorganisierte Innenräume aufweisen, mit einem Kern und einer Reihe spezialisierter Strukturen, die Organellen genannt werden. Es gibt geschätzte 200.000 Kieselalgenarten auf der Welt, und sie können überall dort gefunden werden, wo es flüssiges Wasser gibt.
Obwohl winzig, spielen Kieselalgen eine wichtige, wenn auch unsichtbare Rolle im Kohlenstoffkreislauf der Erde - marine Kieselalgen erzeugen Sauerstoff durch Photosynthese - und beim zyklischen Siliciumdioxid, das etwa 25 Prozent der Erdkruste ausmacht und das Kieselalgen in Strukturen in ihren Zellwänden einbauen.
Es ist jedoch nur sehr wenig darüber bekannt, wie die meisten Kieselalgen wachsen und sich vermehren. T. pseudonana ist eine von nur zwei Kieselalgenarten, deren Genom sequenziert wurde, was sie zu einem perfekten Kandidaten für die Identifizierung von Veränderungen auf genetischer Ebene macht, die mit sexuellen Merkmalen in Verbindung gebracht werden könnten - und frühere Studien hatten sogar Gene identifiziert, die für die sexuelle Reproduktion notwendig, aber bestimmt waren dass sie inaktiv waren, berichteten die Wissenschaftler in der neuen Studie.
Ammonium erwies sich als der fehlende Bestandteil. Es löste eine Kaskade genetischer Reaktionen aus, die Ei- und Spermienstrukturen hervorbrachten. Aber das war noch nicht alles - mehr als 1.200 Gene zeigten auch eine andere Leistung, wenn Ammonium vorhanden war, obwohl die Auswirkungen dieser Veränderungen noch unklar sind, schrieben die Autoren der Studie. Laut Halsey können Wissenschaftler das Verhalten jedoch weiterhin replizieren, um es weiter zu untersuchen, um Ammonium als einen der Faktoren zu bestimmen, die die sexuelle Fortpflanzung von Kieselalgen antreiben, um es weiter zu untersuchen.
"Die Identifizierung von Ammonium als Sexualitätsinduktor eröffnet möglicherweise neue Möglichkeiten für die Erforschung der Züchtung und genetischen Veränderung, um wichtige Merkmale zu kontrollieren", sagte Halsey in der Erklärung.
