Turun yliopiston tiedote 1.2.2013

Syanobakteerit selviytyvät maapallon alkuaikoja muistuttavissa oloissa



Syanobakteerit eli sinilevät olivat ensimmäisiä happea vapauttavia fotosynteettisiä organismeja maapallolla. Ne kehittyivät maapallon vesissä silloin, kun vedet olivat hapettomia ja vedessä oli suuret pitoisuudet metalli-ioneja, esimerkiksi rautaa.

FM Susanne Rantamäen väitöstyössä tehdyt kasvatuskokeet paljastivat, että syanobakteerit kestävät suuria rautapitoisuuksia hapettomissa oloissa. Mikäli mukana on happea, syanobakteerit kestävät rautaa huomattavasti heikommin.

Lisäksi tutkimuksessa paljastui, että syanobakteereiden tuottama happi pelkisti kasvatusliuoksessa olevaa rautaa. Bakteerit muodostivat ruosteenpunaista sakkaa kasvatuksen pohjalle. Nämä tulokset tukevat hypoteesia siitä, että syanobakteerit olisivat olleet osallisia rautamuodostelmien syntymisessä.

Fotosynteesin tutkimusmenetelmien kehittäminen

Rantamäki tutki väitöstyössään myös fotosynteesiä. Fotosynteesi on reaktio, jossa vedestä ja hiilidioksidista tuotetaan auringon valoenergian avulla glukoosia ja sivutuotteena vapautuu happea. Valoreaktio II on fotosynteettisen kompleksin osa, joka riistää elektronit vedeltä ja vapauttaa happea.

Biofysikaaliset menetelmät, kuten termoluminesenssi ja klorofylli a:n fluoresenssi, ovat tehokkaita välineitä fotosynteettisen kompleksin valoreaktio II:n tutkimiseen. Näiden menetelmien avulla voidaan mitata elektronin siirtoa ja nähdä helposti miten erilaiset mutaatiot vaikuttavat valoreaktio II:n toimintaan.

Syanobakteereilla useita geenien säätelyyn liittyviä geenejä voidaan tehdä toimintakyvyttömiksi ilman, että se vaikuttaa niiden selviytymiseen normaalioloissa. Fluoresenssimittaukset kuitenkin paljastivat muutoksia niiden kyvyssä sopeutua muuttuviin olosuhteisiin.

Reaktioita mallintamalla voidaan selvittää niiden mahdollisia toimintareittejä. Fotosynteettisessä fluoresenssissa energiansiirto valoreaktio II:n välillä on tunnettu ilmiö, joka vaikuttaa fluoresenssikäyrän muotoon. Aiemmin ei oltu tutkittu sitä, miten ilmiö vaikuttaa termoluminesenssikäyrään.

Energiansiirto vaikuttaa termoluminesenssikäyrän muotoon ja paikkaan. Fotosynteettisen termoluminesenssin mallinnuksessa on perinteisesti käytetty reaktionopeudelle Arrheniuksen ja Eyringin teorioita, jotka tosiasiassa kuvaavat kaasujen reaktiota.

Rantamäen työssä fotosynteettinen termoluminesenssi ja fluoresenssi mallinnettiin ensimmäistä kertaa käyttäen reaktionopeudelle Marcus’in teoriaa, joka on kehitetty nimenomaan elektroninsiirtoreaktioille. Termoluminesenssi ja fluoresenssi mallinnettiin yhteisellä mallilla käyttäen samoja aktivaatioparametrejä, jolloin virheen marginaali pienenee.

***

Lauantaina 9. helmikuuta 2013 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Pha1-auditorio, PharmaCity, Itäinen Pitkäkatu 4) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Susanne Rantamäen väitöskirja ”Biophysical modelling of photosynthetic electron transfer and practical applications to cyanobacteria” (Fotosynteettisen elektroninsiirron biofysikaalinen mallinnus ja käytännön sovellukset syanobakteereilla). Virallisena vastaväittäjänä toimii tohtori Ladislav Nedbal (Global Change Research Centre) ja kustoksena professori Eva-Mari Aro.

FM Susanne Rantamäki on syntynyt 1980 Laihialla ja kirjoittanut ylioppilaaksi vuonna 1999 Isonkyrön lukiosta. Rantamäki on valmistunut filosofian maisteriksi 2008 Turun yliopistosta, jossa hän toimii tohtorikoulutettavana. Väitös kuuluu molekulaarisen kasvibiologian alaan.

Väittelijän yhteystiedot toimittajia varten:
puhelin 02 333 5523 tai 050 360 5635, s-posti susora[at]utu.fi

Väitöskirjan myynti: Turun yliopiston verkkokauppa UTUshop, https://utushop.utu.fi/c/2-annales-universitatis-turkuensis/

Väitös on julkaistu Turun yliopiston sähköisessä julkaisuarkistossa: https://www.doria.fi/handle/10024/87852