Linnéuniversitetets förste Wallenberg Scholar vill förstå hur Östersjön reagerar på klimatförändringarna

Det finns nästan en miljard bakterier i varje liter havsvatten. Att förstå hur bakterier växer och mår är grunden till att förstå hur hela ekosystem mår.

– Mikroskopiska växtplankton i havet är vår planets ena lunga, och deras samverkan med bakterier är avgörande för förmågan att binda koldioxid och producera syre, säger Jarone Pinhassi, professor i mikrobiologi och Linnéuniversitetets förste Wallenberg Scholar.

Wallenberg Scholars-programmet initierades 2009 med målsättningen att några av landets bästa forskare skulle få ett större, fritt forskningsanslag. Jarone är en av de 118 aktiva forskare som nu ingår i programmet. Hans projekt löper över fem år och studierna kommer att bedrivas både i svenska vatten och i Medelhavet och Atlanten.

Spännande frågor som ännu är olösta

Trots att bakteriella processer i havet har en helt avgörande roll i de globala kretsloppen av kol, kväve och fosfor, finns det bara några enstaka studier som visar hur energin från rodopsin påverkar bakteriers förmåga att bryta ner löst organiskt kol i havet.

– En hypotes som vi ska undersöka nu är hur rodopsiner stimulerar effektiviteten i bakteriers tillväxt i ljus och hur förmågan att ta upp olika näringsämnen ökar, säger Jarone och understryker att det är särskilt intressant att titta på hur olika bakterier använder sina rodopsiner under olika årstider och hur genuttrycket varierar i anslutning till algblomningar.

– Det här är spännande frågor som ännu är olösta. Vi vill också försöka förstå hur bakterierna bidrar med produktion av vitaminer och andra spårämnen som behövs både i havets näringskedja och för människors hälsa. Det är en fascinerande tanke att kanske kunna använda den nya kunskapen för att optimera produktionen av exempelvis kosttillskott eller förbättra processer för vattenrening.

Bättre förståelse för Östersjön

Viljan att förstå hur näring och energi i haven omsätts är utgångspunkten för Jarones och hans forskarkollegors arbete. Ett viktigt mål är att få en bättre förståelse för hur Östersjön svarar på klimatförändringar och hur nedbrytning av organiskt material fungerar.

– I dag finns en stor medvetenhet kring hur viktig skogen är för att binda kol genom sin fotosyntes, vilket sin tur ger oss syre. Men inte lika många tänker på att fotosyntesen sker i lika stor omfattning hos organismer i havet. Man kan säga att de gröna växterna på land är vår planets ena lunga och mikroskopiska växtplankton i havet är den andra. Båda är lika viktiga för att binda koldioxid och producera syre.

Bakterier i havsvatten växer aktivt och fungerar som nedbrytare av organiskt material, både det som produceras i havet och det som kommer från åar och andra vattendrag, inklusive föroreningar som vi människor producerar.

– Vi vill förstå hur bakterierna mår och fungerar och hur de påverkar våra hav. Det är drömscenariot för marin vetenskap i stort – att förstå vilka mikroorganismer som trivs var och när, och hur de påverkas av olika miljöförhållanden.

Provtagningsstation utanför Öland

Förutom att fungera som nedbrytare har bakterierna den viktiga funktionen att producera näringsämnen för högre organismer. Jarones forskargrupp tittar mycket på vilka bakterier och växtplankton som tillverkar olika näringsämnen, vitaminer och fettsyror, och när de gör det.

I det arbetet är provtagningsstationen Linnaeus Mikrobiella Observatorium i havet en mil utanför Öland viktig. Ungefär varannan vecka åker ett provtagningsteam ut till stationen och samlar in vattenprover som sedan transporteras till laboratoriet i Kalmar för analys.

– Vi tar regelbundna prover för att följa bakterierna och se variationer över årstiderna och mellan år. Vissa bakterier trivs på våren, andra på hösten.

Samma metoder som polisen

Det är extra spännande just med Östersjön, förklarar Jarone. Liknande provtagningsstationer finns till exempel vid Hawaii och Bermuda, men där har man inte lika stark årstidsvariation.

– Här använder vi oss av genetiska analyser, samma molekylärbiologiska metoder som till exempel polisen använder sig av för att analysera DNA. Vi tittar på vilka gener bakterierna har och hur de används. Det är lätt att tänka sig att bakterier bara är små prickar i ett mikroskop och att alla ser likadana ut, men deras arvsanlag är väldigt olika.

Att bli utsedd till Wallenberg Scholar och få medel till fri forskning innebär, enligt Jarone, en enorm möjlighet att komma ett steg längre i att bättre förstå hur marina ekosystem kan komma att svara på framtida miljöförändringar.

– Det möjliggör dels att vi kan anställa ny personal, dels att vi kan utföra analyser som är kostsamma, som till exempel fältstudier i Östersjön men också studier där vi jämför olika hav. Vi kommer även att kunna köpa in en del apparatur som vi inte kunnat skaffa annars. Det är fantastiskt!