Los cocolitóforos son algas marinas microscópicas que utilizan dióxido de carbono para crecer y liberar dióxido de carbono cuando crean sus conchas de calcita en miniatura. Estos pequeños pero muy abundantes microorganismos planctónicos podrían verse seriamente afectados por las crecientes emisiones actuales de dióxido de carbono. Científicos del CNRS, LeMans Université, Sorbonne Université, Aix-Marseille Université y el ESRF, el Sincrotrón europeo, han revelado la estructura tridimensional a nivel nano de sus capas de calcita, proporcionando nuevas perspectivas para la evaluación del papel de estos pequeños microorganismos en el ciclo global del carbono.estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , muestra nuevas correlaciones entre su masa y el tamaño de la plantilla orgánica alrededor de la cual tiene lugar la nucleación y el crecimiento de la calcita.
Probablemente nunca haya oído hablar de ellos, pero puede que haya notado inadvertidamente coccolitóforos en imágenes satelitales del mar cuando aparece un magnífico parche de color turquesa lechoso en las aguas superficiales que indica que hay billones de estos fitoplancton calcificado unicelular.
Aproximadamente un tercio del dióxido de carbono liberado a la atmósfera como resultado de la actividad humana es absorbido por los océanos, donde reacciona químicamente y hace que el agua sea más ácida. Esto, a su vez, dificulta la tarea de ciertos organismos marinos calcificadores, como estrellas de mar, erizos de mar, corales y coccolitóforos para construir sus conchas o esqueletos.
Cuando pequeños organismos impactan el ciclo global del carbono
Los cocolitóforos, organismos unicelulares mucho más pequeños que los píxeles en la pantalla de su computadora, son jugadores activos en el ciclo del carbono. Viven en las capas superficiales del mar, donde usan la luz para fotosintetizar, fijando CO 2 en materia orgánica que conduce a una disminución del CO disuelto 2 en el océano. A diferencia de otros fitoplancton fotosintético, los coccolitóforos producen calcita es decir, CaCO 3 en forma de minúsculas plaquetas llamadas "cocolitos".La calcificación de cocolitóforos utiliza bicarbonato HCO 3 del agua de mar y libera CO 2 . Cuando mueren las células de coccolithophore, los coccoliths y la materia orgánica asociada se hunden lentamente en el fondo marino, contribuyendo así al almacenamiento de carbono en el reservorio del océano profundo. Aunque son organismos pequeños, los coccolithophores juegan un papel clave en el ciclo global del carbono porquedel hecho de que son muy abundantes en los océanos.
Varios estudios recientes de laboratorio y de campo indican que es probable que la acidificación de los océanos dificulte la calcificación de los cocolitóforos. Sin embargo, algunos estudios han informado un aumento de la calcificación de los cocolitóforos en condiciones más ácidas.
Develando la masa de los cocolitos
La comprensión de cómo los factores ambientales influyen en el grado de calcificación de los cocolitos es, por lo tanto, de gran interés. La cuestión crucial es poder estimar con precisión la masa de la cubierta de calcita de estos microorganismos. "Hemos desarrollado un método para estimar la masa de"Cocolitos individuales usando microscopía óptica automatizada", dice el científico del CNRS Luc Beaufort. "Aunque esta técnica es muy útil para medir la masa de una gran cantidad de cocolitos en un corto período de tiempo, fue crucial evaluar la precisión de estas mediciones comparandocon otro método muy preciso "
Los científicos Alain Gibaud y Thomas Beuvier, usuarios habituales del ESRF, pusieron a Yuriy Chushkin y Federico Zontone, científicos del ESRF, en contacto con los paleontólogos Luc Beaufort y Baptiste Suchéras-Marx y el biólogo marino Ian Probert.La técnica de imagen por difracción de rayos en la línea de haz ID10 de ESRF se utilizó para generar información increíblemente detallada sobre la estructura 3D y, por lo tanto, la masa de las conchas y los cocolitos individuales de varias especies de cocolitóforos.
El equipo pudo calibrar el método de microscopía óptica y descubrió que cada coccolito en el caparazón tiene características diferentes, a pesar de haberse creado en las mismas condiciones ambientales. Para explicar las variaciones en el tamaño y la masa del coccolito dentro de los cocolitóforos individuales, encontraron quela masa de los cocolitos es proporcional al tamaño de la escala orgánica alrededor de la cual se produce la nucleación de calcita cada 110-120 nm.
"El experimento en el ESRF fue desafiante porque las muestras, de 5 a 7 micras, eran casi demasiado grandes para que podamos estudiarlas. Con imágenes de difracción coherentes, logramos obtener información en 3D y reconstruir los cristales de calcita individuales de los coccolitos,"dice Yuriy Chushkin, científico de la ESRF." De hecho, las muestras más grandes dispersaron el rayo tan bien que en una hora teníamos el conjunto de datos 3D completo que necesitábamos ", concluye.
El siguiente paso para el equipo es usar las imágenes computarizadas en 3D de estos coccolitos para obtener una comprensión más profunda de cómo la calcificación es controlada por estos extraordinarios fitoplancton y de las propiedades mecánicas de estas estructuras de calcita pequeñas pero muy complejas.
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Materiales proporcionado por Instalación Europea de Radiación Sincrotrónica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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