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Wie die Meeresalge Emiliania huxleyi den Kalk für ihre harte Schale produziert

Sehr dekorativ und dabei nur ein paar Tausendstel Millimeter groß, ist die Meeresalge Emiliana huxleyi mit ihrem Panzer aus Kalkplättchen, Schalen oder Stäbchen. Bild: André Scheffel, MPI-MP

Die Erkenntnisse helfen zu verstehen, wie das Klimagas Kohlendioxid in Kalksedimenten in den Ozeanen abgelagert wird

Die einzellige Meeresalge Emiliania huxleyi, die in Massen im Plankton der Meere vorkommt, umhüllt sich mit einem Panzer aus Kalkplättchen, Schalen oder Stäbchen, auch Coccolithen genannt. Nach ihrem Ableben sinkt dieser Kalkpanzer auf den Meeresgrund und bildet über Millionen von Jahren dicke Sedimentschichten. Bisher weitgehend unverstanden ist der Prozess, wie der Kalk in den einzelligen Algen gebildet wird. Jedoch sind solche Vorgänge wichtig, um die Kreisläufe des Klimagases Kohlendioxid zu verstehen.

Ein internationales Wissenschaftlerteam zweier Max-Planck-Institute hat jetzt untersucht, wie die Alge ihrem Inneren Kalkschuppen produziert, die danach nach außen geschleust werden und einen Panzer um die Zelle bilden. Die Bildung jeder einzelnen Schuppe erfolgt in einem spezialisierten Membrankompartiment, dem sogenannten Coccolithvesikel.

Leitende Rollen in dem Team hatten André Scheffel vom (Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysilogie (MPIMP) und Damien Faivre vom MPIKG (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung).

Mit Hilfe mikroskopischer und spektroskopischer Verfahren gelang es den Forschern nun eine weitere, bisher unbekannte Struktur innerhalb der Algenzelle zu identifizieren. Sie entdeckten ein Calcium-Reservoir, welches die Bildung der Coccolithen speist. In diesem Speicherkompartiment finden sich außerdem weitere Elemente, die die Speicherkapazität des Reservoirs erhöhen und verhindern, dass sich bereits dort Kalk bildet.

Auf diesem Weg könnte es möglich werden, den Coccolith-Aufbau mit der Chemie des Seewassers in Zusammenhang zu bringen und somit die Wirkungsweise von Umwelteinflüsse auf den Kalkbildungsprozess zu verstehen.

Solche Erkenntnisse sind sehr wichtig, da Meeresalgen einen großen Einfluss auf den Kohlendioxid-Kreislauf der Erde haben. Sie binden jährlich mehrere Milliarden Tonnen Kohlenstoff und entfernen diesen somit auf Dauer aus der Atmosphäre, da er im Meeressediment festgesetzt wird.

Klimaveränderungen könnten diesen Prozess zukünftig stören.

Quelle: Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

(15.06.2016)