อธิบายเกี่ยวกับออกซิเจน

อธิบายว่า "แหวกแนว" โดยทีมนักวิจัยจาก UC San Diego's Scripps Institution of Oceanography กระบวนการที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้คิดเป็นสัดส่วนระหว่าง 7% ถึง 25% ของออกซิเจนทั้งหมดที่ผลิตได้และคาร์บอนที่จับตัวอยู่ในมหาสมุทร เมื่อพิจารณาถึงการสังเคราะห์ด้วยแสงที่เกิดขึ้นบนบกด้วย นักวิจัยประเมินว่ากลไกนี้สามารถสร้างออกซิเจนได้มากถึง 12% ของออกซิเจนทั้งโลก นักวิทยาศาสตร์ตระหนักมานานแล้วถึงความสำคัญของแพลงก์ตอนพืช ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋วที่ล่องลอยอยู่ในสิ่งแวดล้อมทางน้ำ เนื่องจากความสามารถในการสังเคราะห์แสงของพวกมัน สาหร่ายทะเลขนาดเล็กเหล่านี้ก่อตัวเป็นฐานของใยอาหารในน้ำ และคาดว่าจะผลิตออกซิเจนประมาณ 50% บนโลก การศึกษาใหม่ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารCurrent Biology เมื่อวันที่ 31 พฤษภาคม ระบุว่าเอนไซม์ที่สูบฉีดโปรตอน (รู้จักกันในชื่อ VHA) ช่วยในการผลิต ออกซิเจน ทั่วโลกและการตรึงคาร์บอนจากแพลงก์ตอนพืชได้อย่างไร "การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับแพลงก์ตอนพืชในทะเล" ผู้เขียนนำ Daniel Yee ผู้ดำเนินการวิจัยในขณะที่นักศึกษาปริญญาเอกที่ Scripps Oceanography และปัจจุบันทำหน้าที่เป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกร่วมที่ European Molecular Biology Laboratory และ University of Grenoble Alpes ในประเทศฝรั่งเศส. "กว่าล้านปีของวิวัฒนาการ เซลล์เล็กๆ ในมหาสมุทรเหล่านี้ทำปฏิกิริยาเคมีเล็กๆ น้อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อผลิตกลไกนี้ที่ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งกำหนดเส้นทางโคจรของสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้" การทำงานอย่างใกล้ชิดกับ Martín Tresguerres นักสรีรวิทยาของ Scripps ซึ่งเป็นหนึ่งในที่ปรึกษาร่วมของเขา และผู้ร่วมงานคนอื่นๆ ที่ Scripps และ Lawrence Livermore National Laboratory ทำให้ Yee ค้นพบการทำงานภายในที่ซับซ้อนของกลุ่มแพลงก์ตอนพืชที่เรียกว่าไดอะตอม ซึ่งเป็นสาหร่ายเซลล์เดียวที่มีชื่อเสียง สำหรับผนังเซลล์ประดับที่ทำจากซิลิกา ทำความเข้าใจเกี่ยวกับเอนไซม์ "โปรตอนปั๊ม" การวิจัยก่อนหน้านี้ใน Tresguerres Lab ได้ทำงานเพื่อระบุว่า VHA ถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในกระบวนการที่สำคัญต่อชีวิตในมหาสมุทรอย่างไร เอนไซม์นี้พบได้ในสิ่งมีชีวิตเกือบทุกรูปแบบ ตั้งแต่มนุษย์ไปจนถึงสาหร่ายเซลล์เดียว และหน้าที่พื้นฐานของมันคือการปรับเปลี่ยนระดับ pH ของสิ่งแวดล้อมโดยรอบ "เราจินตนาการว่าโปรตีนเป็นเหมือนตัวต่อเลโก้" Tresguerres ผู้ร่วมวิจัยอธิบาย "โปรตีนจะทำสิ่งเดียวกันเสมอ แต่ขึ้นอยู่กับว่าโปรตีนชนิดอื่นจับคู่กับโปรตีนชนิดใด พวกมันสามารถบรรลุหน้าที่ที่แตกต่างกันอย่างมากมาย" ในมนุษย์ เอนไซม์ช่วยไตในการควบคุมการทำงานของเลือดและปัสสาวะ หอยมือเสือใช้เอนไซม์ในการละลายแนวปะการัง ซึ่งพวกมันจะหลั่งกรดที่เจาะรูในแนวปะการังเพื่อเป็นที่หลบภัย ปะการังใช้เอนไซม์เพื่อส่งเสริมการสังเคราะห์แสงโดยสาหร่ายที่อยู่ร่วมกัน ในขณะที่หนอนทะเลน้ำลึกที่รู้จักกันในชื่อOsedaxใช้เอนไซม์นี้ในการละลายกระดูกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล เช่น วาฬ เพื่อให้พวกมันกินพวกมันได้ เอนไซม์ยังมีอยู่ในเหงือกของปลาฉลามและปลากระเบน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลไกที่ควบคุมสารเคมีในเลือด และในตาปลา ปั๊มโปรตอนช่วยส่งออกซิเจนที่ช่วยเพิ่มการมองเห็น จากงานวิจัยก่อนหน้านี้ Yee สงสัยว่ามีการใช้เอนไซม์ VHA ในแพลงก์ตอนพืชอย่างไร เขาออกเดินทางเพื่อตอบคำถามนี้โดยผสมผสานเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ไฮเทคในห้องทดลอง Tresguerres และเครื่องมือทางพันธุกรรมที่พัฒนาขึ้นในห้องทดลองของ Mark Hildebrand นักวิทยาศาสตร์ Scripps ผู้ล่วงลับ ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญชั้นนำด้านไดอะตอมและเป็นหนึ่งในที่ปรึกษาร่วมของ Yee เมื่อใช้เครื่องมือเหล่านี้ เขาสามารถติดฉลากปั๊มโปรตอนด้วยป้ายสีเขียวเรืองแสง และระบุตำแหน่งรอบๆ คลอโรพลาสต์ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ "ออร์แกเนลล์" หรือโครงสร้างพิเศษภายในเซลล์ไดอะตอม คลอโรพลาสต์ของไดอะตอมถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับสาหร่ายชนิดอื่น ห่อหุ้มพื้นที่ที่คาร์บอนไดออกไซด์และพลังงานแสงถูกแปลงเป็นสารประกอบอินทรีย์และปล่อยเป็นออกซิเจน "เราสามารถสร้างภาพเหล่านี้ที่แสดงโปรตีนที่น่าสนใจและตำแหน่งที่อยู่ภายในเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์จำนวนมาก" ยีกล่าว "เมื่อรวมกับการทดลองโดยละเอียดเพื่อหาปริมาณการสังเคราะห์ด้วยแสง เราพบว่าโปรตีนชนิดนี้ช่วยส่งเสริมการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยส่งคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งที่คลอโรพลาสต์ใช้ในการผลิตโมเลกุลคาร์บอนที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น น้ำตาล ในขณะเดียวกันก็ผลิตออกซิเจนได้มากขึ้นเป็นผลพลอยได้ ผลิตภัณฑ์."