Hubungan Antara Organisme Planktonik dan pH Air Laut

Lautan, mendukung populasi yang besar dari organisme sel tunggal (fitoplankton), untuk mengurangi karbondioksida di atmosfer yg diproduksi dari pembakaran bahan bakar fosil, melalui mekanisme fotosintesis oleh organisme tersebut. Satu jenis fitoplankton, yaitu kokolitofora, diketahui ialah organisme yang memiliki kemampuan untuk membentuk lempengan kapur (kalsium karbonat) dalam selnya, yang disekresikan untuk membentuk semacam pelindung di permukaan selnya. Dalam skala global, proses kalsifikasi berpengaruh secara spesifik terhadap kadar karbon di permukaan laut, dan kokolitofora ialah komponen penting dalam siklus karbon global, ketika sel-sel tubuhnya yang mati dan kalsium karbonat tenggelam dan menjadi sedimen laut.

Dalam sebuah artikel yang dipublikasikan dalam PLoS Biology 21 Juni, sebuah tim ilmuan dari Marine Biological Association dan Plymouth Marine Laboratory di Inggris dan University of North Carolina Wilmington, AS melapurkan sebuah temuan yang tidak terduga bahwa kokolitofora menggunakan mekanisme yang mirip dengan sel hewan vertebrata dalam memfasilitasi kalsifikasi. Mereka menemukan bahwa proses ini dapat langsung dipengaruhi oleh semakin tingginya tingkat karbon dioksida yang terlarut dalam lautan.

Lempengan pelindung dari kokolitofora dibentuk oleh pengangkutan kalsium dan bikarbonat ke dalam sel di mana mereka bergabung untuk membentuk kalsium karbonat. Kalsifikasi adalah proses yang sangat tergantung oleh pH dan kemungkinan akan terpengaruh oleh peningkatan kadar karbon dioksida yang membuat laut semakin asam. Para peneliti menggunakan kombinasi dari fisiologi sel tunggal dan biologi molekuler untuk mengidentifikasi mekanisme molekuler yang mendasari proses kalsifikasi. Sebuah produk sampingan dari reaksi kalsifikasi adalah pembentukan proton (H+) di dalam sel. "Ion-ion H+ berpotensi dapat terakumul asi dalam sel dan menyebabkan sel menjadi asam - sebuah proses yang dikenal sebagai asidosis metabolik" kata Alison Taylor, penulis artikel. Sel menggunakan berbagai proses yang dapat mengatur pH untuk meringankan beban ion H+ yang berlebihan. Tim ini menunjukkan bahwa kokolitofora membuang H+ yang tidak diperlukan dengan membiarkannya untuk keluar sel melalui pori-pori protein khusus, atau saluran ion, yang selektif permeabel terhadap ion H+. Proses ini membuat pH di dalam sel-sel pada tingkat yang dapat diterima dan memungkinkan kokolitofora untuk menghasilkan lempengan kalsium karbonat.

Tim mengidentifikasi gen pada saluran yang dilalui protein. "saluran Ini merupakan jenis transportasi unik dari protein yang ditemukan baru-baru ini dalam beberapa jenis sel hewan yang mengalami asidosis metabolik" jelas Glen Wheeler, penulis dalam penelitian. "Ternyata bahwa gen saluran ini juga ada dalam kelompok-kelompok lain dari fitoplankton yang tidak memiliki kaitan erat dengan tanaman atau hewan manapun. Penemuan kami menunjukkan bahwa saluran ini lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya dan bahwa mereka melayani fungsi penting dalam meregulasi pH sel selama berbagai proses seluler dalam organisme yang telah mengalami proses evolusi yang jauh" kata Wheeler.

"Temuan kunci dari penelitian ini adalah bahwa aktivitas saluran H+ di kokolitofora tergantung pada pH eksternal" jelas Colin Brownlee, dari Marine Biological Association. "Temuan ini akan memungkinkan pemahaman lebih baik tentang bagaimana fitoplankton merespon perubahan kimia laut akibat peningkatan pelarutan karbon dioksida dari atmosfer di permukaan air laut." (sciencedaily.com)