น้ำตาลจำนวนมหาศาลที่ค้นพบใต้ทุ่งหญ้าทะเลในมหาสมุทร

ทุ่งหญ้าหญ้าทะเลในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน

ทุ่งหญ้าเขียวชอุ่มของหญ้าทะเล Posidonia oceanica ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน นักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Max Planck Institute of Marine Microbiology คาดการณ์ว่าการค้นพบนี้เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมทางทะเลที่มีพืชหลายชนิด รวมทั้งหญ้าทะเลชนิดอื่นๆ ป่าชายเลน และหนองน้ำเค็ม เครดิต: HYDRA Marine Sciences GmbH

จุดหวานในทะเล: ภูเขาน้ำตาลใต้ทุ่งหญ้าทะเล

เตียงหญ้าทะเลเป็นโอเอซิสใต้น้ำ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบน้ำตาลจำนวนมหาศาลใต้ทุ่งหญ้าหญ้าทะเล สิ่งนี้ทำให้เกิดความกระจ่างใหม่เกี่ยวกับวิธีที่พืชเก็บคาร์บอนไว้ในมหาสมุทร

หญ้าทะเลก่อตัวเป็นทุ่งหญ้าสีเขียวชอุ่มในพื้นที่ชายฝั่งทะเลหลายแห่งทั่วโลก พืชทะเลเหล่านี้เป็นหนึ่งในแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลก หญ้าทะเลหนึ่งตารางกิโลเมตรเก็บคาร์บอนได้เกือบสองเท่าของป่าบนบก และเร็วกว่า 35 เท่า ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Max Planck สำหรับจุลชีววิทยาทางทะเลในเมืองเบรเมิน ประเทศเยอรมนี ได้ค้นพบว่าหญ้าทะเลจะปล่อยน้ำตาลจำนวนมหาศาลเข้าสู่ดินของพวกมัน ซึ่งเรียกว่าไรโซสเฟียร์ ความเข้มข้นของน้ำตาลใต้หญ้าทะเลสูงกว่าที่ตรวจวัดในสภาพแวดล้อมทางทะเลอย่างน้อย 80 เท่า

มานูเอล ลีเบเก หัวหน้ากลุ่มวิจัย Metabolic Interactions ที่ Max Planck อธิบายว่า “ในมุมมองนี้ เราประเมินว่าทั่วโลกมีน้ำตาลระหว่าง 0.6 ถึง 1.3 ล้านตัน ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปของซูโครสในไรโซสเฟียร์ของหญ้าทะเล” สถาบันจุลชีววิทยาทางทะเล. “เทียบได้กับปริมาณน้ำตาลในโค้ก 32 พันล้านกระป๋องโดยประมาณ!”

การเก็บตัวอย่างหญ้าทะเล

สวยงามน่ามอง ยากที่จะเก็บตัวอย่าง: การวัดสารเมตาโบไลต์ เช่น ซูโครสและโพลีฟีนอลในน้ำทะเลทำได้ยาก นักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Max Planck สำหรับจุลชีววิทยาทางทะเลในเบรเมินต้องพัฒนาวิธีการพิเศษในการจัดการกับเกลือปริมาณมากในน้ำทะเลที่ทำให้การตรวจวัดสารเมตาโบไลต์ทำได้ยาก เครดิต: HYDRA Marine Sciences GmbH

โพลีฟีนอลป้องกันจุลินทรีย์จากการกินน้ำตาล

จุลินทรีย์ชอบน้ำตาล: ย่อยง่ายและเต็มไปด้วยพลังงาน เหตุใดจึงไม่บริโภคซูโครสโดยชุมชนจุลินทรีย์ขนาดใหญ่ในไรโซสเฟียร์ของหญ้าทะเล? “เราใช้เวลานานมากในการค้นหาสิ่งนี้” แม็กกี้ โซกิน ผู้เขียนคนแรก ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยนอกเกาะเอลบาของอิตาลี และที่สถาบัน Max Planck สำหรับจุลชีววิทยาทางทะเลกล่าว

“เทียบได้กับปริมาณน้ำตาลในโค้ก 32 พันล้านกระป๋องโดยประมาณ!”

“สิ่งที่เราตระหนักก็คือ หญ้าทะเลก็เหมือนกับพืชอื่นๆ อีกหลายชนิด ที่ปล่อยสารประกอบฟีนอลิกสู่ตะกอนของพวกมัน ไวน์แดง กาแฟ และผลไม้เต็มไปด้วยสารฟีนอล และหลายคนก็รับประทานเป็นอาหารเสริมเพื่อสุขภาพ สิ่งที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักคือฟีนอลเป็นสารต้านจุลชีพและยับยั้งการเผาผลาญของจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ “ในการทดลองของเรา เราได้เพิ่มฟีนอลที่แยกได้จากหญ้าทะเลไปยังจุลินทรีย์ในไรโซสเฟียร์ของหญ้าทะเล และที่จริงแล้ว มีการบริโภคซูโครสน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับเมื่อไม่มีฟีนอล”

ผู้เชี่ยวชาญบางคนเจริญเติบโตในน้ำตาลในไรโซสเฟียร์ของหญ้าทะเล

เหตุใดหญ้าทะเลจึงผลิตน้ำตาลจำนวนมาก แล้วจึงทิ้งลงในไรโซสเฟียร์เท่านั้น? Nicole Dubilier ผู้อำนวยการ Max Planck Institute for Marine Microbiology อธิบายว่า “หญ้าทะเลผลิตน้ำตาลในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ภายใต้สภาพแสงเฉลี่ย พืชเหล่านี้ใช้น้ำตาลส่วนใหญ่ที่ผลิตขึ้นเพื่อการเผาผลาญและการเจริญเติบโตของพวกมันเอง แต่ภายใต้สภาพแสงจ้า เช่น ตอนเที่ยงวันหรือช่วงฤดูร้อน พืชจะผลิตน้ำตาลได้มากกว่าที่จะใช้หรือเก็บได้ จากนั้นพวกเขาก็ปล่อยซูโครสส่วนเกินออกสู่เหง้า คิดว่ามันเป็นวาล์วน้ำล้น”

Manuel Liebeke และ Nicole Dubilier

Manuel Liebeke และ Nicole Dubilier ในห้องแล็บ เครดิต: Achim Multhaupt

ผู้เชี่ยวชาญด้านจุลินทรีย์กลุ่มเล็กๆ กลุ่มหนึ่งสามารถเจริญเติบโตในซูโครสได้ แม้จะอยู่ในสภาวะที่ท้าทายก็ตาม Sogin คาดการณ์ว่าผู้เชี่ยวชาญด้านซูโครสเหล่านี้ไม่เพียงแต่สามารถย่อยซูโครสและย่อยสลายฟีนอลิกเท่านั้น แต่ยังอาจให้ประโยชน์สำหรับหญ้าทะเลด้วยการผลิตสารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต เช่น ไนโตรเจน “ความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ระหว่างพืชและจุลินทรีย์ในไรโซสเฟียร์นั้นเป็นที่รู้จักกันดีในพืชบก แต่เราเพิ่งเริ่มเข้าใจปฏิสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดและสลับซับซ้อนของหญ้าทะเลกับจุลินทรีย์ในเหง้าทะเล” เธอกล่าวเสริม

แหล่งที่อยู่อาศัยที่ใกล้สูญพันธุ์และวิกฤต

ทุ่งหญ้าทะเลเป็นหนึ่งในแหล่งที่อยู่อาศัยที่ถูกคุกคามมากที่สุดในโลกของเรา “เมื่อพิจารณาว่าคาร์บอนสีน้ำเงินซึ่งเป็นคาร์บอนที่จับโดยระบบนิเวศในมหาสมุทรและชายฝั่งของโลกจะสูญเสียไปเมื่อชุมชนหญ้าทะเลถูกทำลาย งานวิจัยของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ไม่เพียงแต่ตัวหญ้าทะเลเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงซูโครสจำนวนมากที่อยู่ใต้สิ่งมีชีวิต หญ้าทะเลที่จะส่งผลให้สูญเสียคาร์บอนที่เก็บไว้ การคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่าถ้าซูโครสในไรโซสเฟียร์ของหญ้าทะเลถูกทำลายโดยจุลินทรีย์ คาร์บอนไดออกไซด์อย่างน้อย 1,54 ล้านตันจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศทั่วโลก” Liebeke กล่าว “นั่นเทียบเท่ากับปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากรถยนต์ 330,000 คันในหนึ่งปี”

หญ้าทะเลกำลังลดลงอย่างรวดเร็วในทุกมหาสมุทร และการสูญเสียประจำปีคาดว่าจะสูงถึง 7% ในบางพื้นที่ เทียบได้กับการสูญเสียแนวปะการังและป่าฝนเขตร้อน หญ้าทะเลมากถึงหนึ่งในสามของโลกอาจสูญหายไปแล้ว “เราไม่รู้เกี่ยวกับหญ้าทะเลมากเท่ากับที่เราทำเกี่ยวกับแหล่งที่อยู่อาศัยบนบก” โซกินเน้นย้ำ “การศึกษาของเรามีส่วนช่วยในการทำความเข้าใจแหล่งที่อยู่อาศัยชายฝั่งที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่งในโลกของเรา และเน้นย้ำว่าการอนุรักษ์ระบบนิเวศคาร์บอนสีน้ำเงินเหล่านี้มีความสำคัญเพียงใด”

ข้อมูลอ้างอิง: “น้ำตาลครอบงำไรโซสเฟียร์ของหญ้าทะเล” โดย E. Maggie Sogin, Dolma Michellod, Harald R. Gruber-Vodicka, Patric Bourceau, Benedikt Geier, Dimitri V. Meier, Michael Seidel, Soeren Ahmerkamp, ​​Sina Schorn, Grace D’Angelo, Gabriele Procaccini, Nicole Dubilier และ Manuel Liebeke, 2 พฤษภาคม 2022, นิเวศวิทยาธรรมชาติและวิวัฒนาการ.
ดอย: 10.1038/s41559-022-01740-z

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*