Sebuah tim ilmuwan telah menciptakan probe molekuler fluoresen yang menyala ketika mikroba laut mendegradasi gula, mengungkap proses kunci dalam siklus karbon samudra. Alat ini memungkinkan pengamatan waktu nyata tentang bagaimana alga dan bakteri berinteraksi dalam memecah karbohidrat kompleks. Terobosan ini, yang dirinci dalam Journal of the American Chemical Society, menjanjikan wawasan lebih dalam tentang penyimpanan dan pelepasan karbon di ekosistem laut.
Dalam upaya kolaboratif yang melibatkan ahli kimia, mikrobiolog, dan ekologi dari Institut Max Planck, para peneliti telah mengembangkan probe gula inovatif untuk memvisualisasikan aktivitas mikroba di lautan. Probe tersebut, dibuat menggunakan perakitan glikan otomatis, menandai gula dengan dua pewarna fluoresen yang menggunakan transfer energi resonansi Förster (FRET). Saat utuh, pewarna tersebut menjaga probe tetap gelap; tetapi saat enzim memecah tulang punggung gula, ia memancarkan cahaya, memungkinkan ilmuwan untuk mendeteksi degradasi secara waktu nyata.
Alga menyerap karbon dioksida untuk menghasilkan oksigen dan materi organik, termasuk gula yang sentral dalam siklus karbon laut. Namun, tidak semua gula mudah dicerna—beberapa yang kompleks, seperti α-mannan dari mekar alga, tenggelam ke dasar laut jika tidak didegradasi, menyimpan karbon selama berabad-abad. Probe ini mengatasi tantangan ini dengan melacak polisakarida tersebut tanpa memerlukan data genomik sebelumnya.
"Gula ada di mana-mana di ekosistem laut, namun masih belum jelas apakah atau bagaimana mikroba dapat mendegradasi semuanya," kata Jan-Hendrik Hehemann dari Institut Max Planck untuk Mikrobiologi Laut dan Pusat MARUM untuk Ilmu Lingkungan Laut di Bremen. "Probe baru ini memungkinkan kami untuk menyaksikannya secara langsung," tambah Peter Seeberger dari Institut Max Planck untuk Koloid dan Antarmuka.
Diuji dengan sukses pada enzim yang dimurnikan, ekstrak bakteri, sel hidup, dan komunitas kompleks, alat ini memetakan perputaran α-mannan dan mengidentifikasi degradasi aktif. "Penelitian ini adalah contoh luar biasa dari kolaborasi interdisipliner antara Institut Max Planck," catat Rudolf Amann dari Institut Max Planck untuk Mikrobiologi Laut. "Dengan glikan FRET kami, kami sekarang memiliki alat baru untuk meneliti interaksi fitoplankton-bakterioplankton di lautan."
Penulis pertama Conor Crawford menekankan potensinya: "Gula sentral dalam siklus karbon laut. Dengan probe FRET ini, kami dapat bertanya: Siapa yang memakan apa, di mana, dan kapan?" Kemajuan ini meluas di luar lautan ke ekosistem seperti usus manusia, meningkatkan pemahaman tentang siklus glikan dan fluks karbon lingkungan.