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Kalkalgen oder wissenschaftlich exakt «Coccolithophoriden» sind kalkbildende Meeresorganismen, die einen enormen Einfluss auf unser globales Klima haben. Das aus der Atmosphäre vom Meer aufgenommene Kohlendioxid wird im Wasser teilweise zu Karbonat umgewandelt. Dieses wiederum wird von den Coccolithophoriden mit Kalzium zu komplexen, hoch strukturierten Kalkplättchen geformt, den sogenannten Coccolithen. Die Coccolithen bilden sich im Inneren der Zelle in einem speziellen Vesikel, einem von einer Membran umschlossenen Raum. Die fertigen Coccolithen werden dann aus der Zelle ausgeschleust und im Coccolithenpanzer integriert, der jede Algenzelle umgibt. Auf diese elegante Weise wird das Kohlendioxid in den Kalkplättchen gebunden und verschwindet irgendwann auf dem Meeresgrund.
Während ihrer Doktorarbeit untersuchte Sanja Sviben die am häufigsten vorkommende Coccolithophoride Emiliania huxleyi mit verschiedenen Analysetechniken: Kryoelektonenmikroskopie, Kryoröntgenspektroskopie, Spektromikroskopie, analytischer Elektronenmikroskopie und Laserscanning-Mikroskopie. Sie konnte mit Hilfe dieser Methoden ein bislang unbekanntes Zellkompartiment identifizieren, welches hauptsächlich als Speicherort für Kalzium genutzt wird und daher eine entscheidende Rolle bei der Biomineralisation spielt.
Zudem führte die Nachwuchswissenschaftlerin erstmals eine 3D-Analyse dieser Kalkalgen während der unterschiedlichen Phasen der Biomineralisation durch. Dafür nutzte sie die derzeit modernste Methode, die Kryo-FIB-Elektronenmikroskopie. Aber auch die zelluläre Maschinerie, die bei der Bildung von Coccolithen eine wesentliche Rolle spielt, wurde unter die Lupe genommen. Sviben entwickelte im Zuge der Arbeit eine Methode zur Isolierung des Coccolithen-Vesikels der Kalkalge Emiliania huxleyi. Bei der proteomischen Analyse des isolierten Materials wurden Proteine entdeckt, von denen bislang nicht bekannt war, dass sie an der Coccolithen-Bildung beteiligt sind.
Sanja Sviben freut sich: “Mit meiner Doktorarbeit ist es mir gelungen, einen wichtigen Schritt zu machen, um die molekularen und mechanistischen Details der Biomineralisation in Coccolithophoriden aufzuklären. Die neuen Ansatzpunkte könnten dabei helfen, die Biologie dieser so ökologisch wertvollen Organismen aufzudecken.“ Da Coccolithophoriden einen grossen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf haben, könnten die Erkenntnisse dabei helfen zu verstehen und vorauszusagen, wie diese Algen auf die Ozeanübersäuerung reagieren.
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