Les coccolitoforals són algues marines microscòpiques abundants als oceans que es caracteritzen per produir petites estructures de carbonat de calci, conegudes com a coccòlits. El coccòlit es forma dins la cèl·lula i, quan madura, surt a l'exterior recobrint la seva superfície.
Conèixer aquest procés de biomineralització és de gran interès per a la comunitat científica ja que les cocolitoforals tenen un paper important en la resposta de l'ecosistema marí al canvi climàtic. La seva presència als oceans està directament relacionada amb la temperatura de l'aigua i la seva composició química als sediments marins acumula informació dels canvis climàtics produïts en el passat. Per tant, conèixer com funciona el procés de formació dels coccòlits pot ajudar a entendre l'evolució del canvi climàtic.
Un grup d'investigadors internacionals, liderats per l'Institut de Fisiologia Molecular de Plantes Max Planck (Postdam, Alemanya), utilitza el Sincrotró ALBA per veure l'interior de les cèl·lules d'aquestes algues. En aquesta investigació, publicada a Nature Communications, els investigadors han trobat elevades quantitats de calci en parts de la cèl·lula que no corresponen a la coneguda zona de producció de coccòlits, sinó a compartiments membranosos definits. Això dóna peu a creure que aquests dipòsits de calci són utilitzats per a la formació dels coccòlits.
"Aquesta recerca ofereix les primeres dades de la distribució de calci en les cèl·lules de coccolitoforals", assegura André Scheffel, autor principal de l'estudi. Tot i això, encara queda pendent resoldre quina és la composició química de les fases intermitges de generació del calci i com aquest material es genera dins i fora dels dipòsits.
Un microscopi de raigs X per analitzar el fons del mar
Les cèl·lules analitzades pertanyen a l'espècie de l'alga Emiliana huxleyi, que van ser congelades i mantingudes a temperatures criogèniques amb l'objectiu de preservar la seva organització intracel·lular.
A la línia de llum MISTRAL del Sincrotró ALBA van il·luminar les cèl·lules de les algues amb llum de sincrotró per aconseguir dos tipus de dades. D'una banda, per capturar imatges de l'interior de la cèl·lula completa a diferents orientacions (l'equivalent a un TAC convencional però amb un milió de vegades més de resolució), podent reconstruir tridimensionalment el seu volum. D'aquesta manera, s'ha pogut conèixer les diferents parts que composen la cèl·lula i comprovar que existeixen altres dipòsits que semblen abundants en calci. També s'han realitzat anàlisis d'espectroscòpia seleccionant cadascun dels píxels de les imatges obtingudes per microscòpia. "Així es va poder comprovar que efectivament aquests dipòsits estaven formats per calci", comenta Eva Pereiro, investigadora del Sincrotró ALBA i responsable de la línia de llum MISTRAL, on s'han dut a terme part dels experiments.
MISTRAL és una de les set línies de llum que té en marxa el Sincrotró ALBA. El seu microscopi de raigs X, junt amb el sincrotró alemany Bessy i el nord-americà ALS, és una potent eina per analitzar l'interior de cèl·lules completes i reconstruir tridimensionalment el seu volum, el que suposa un complement idoni per altres tècniques com la microscòpia electrònica.
Figure: A) Tall virtual del tomograma reconstruït mostrant 3 cèl·lules, on es veu la formació dels coccòlits (marcats amb el triangle negre) i els dipòsits de calci (marcats amb fletxes negres). B) Reconstrucció tridimensional de la cèl·lula amb el nucli en vermell, el cloroplast en groc, el coccòlit en violeta i els dipòsits de calci en verd. C) Imatges obtingudes mitjançant microscòpia de raigs X en diferents zones del bord d'absorció del calci, on es veuen els coccòlits i els dipòsits de calci. D i E) Espectre d'absorció del calci de diferents seccions de les imatges de microscòpia de raigs X. Escala: 1 µm. Fotografia: Assaf Gal i André Scheffel de l'Institut de Fisiologia Molecular de Plantes Max Planck i Andrea Sorrentino del Sincrotró ALBA.
