Hast du schon einmal darüber nachgedacht, wie mikroskopisch kleine Algen im Ozean das Klima der Erde beeinflussen könnten? Auf den ersten Blick mag es ohne Zusammenhang erscheinen, doch beide sind durch ein einziges Molekül miteinander verbunden: Dimethylsulfoniopropinat (DMSP).
Verschiedene Meeresalgen produzieren DMSP aus verschiedenen physiologischen Gründen, z. B. zur Osmoregulation und zur Stabilisierung von Proteinen und Membranen, die extremen Temperaturbedingungen ausgesetzt sind. Als Reaktion auf Umweltstress steigern Algen die DMSP-Produktion, insbesondere während der Algenblüte, um ihre Zellfunktionen zu schützen. DMSP wird hauptsächlich über Transaminierungsreaktionen aus Methionin synthetisiert und stellt einen wichtigen schwefelhaltigen Metaboliten in marinen Ökosystemen dar. Es wird nicht nur von Algen genutzt, sondern auch von marinen Mikroorganismen als Schwefelquelle und in Zeiten hohen Energiebedarfs verbraucht. Es steht auch in engem Zusammenhang mit der Photosynthesefähigkeit der Algen.
Doch wie hängt dieser biochemische Prozess im Ozean mit der Atmosphäre zusammen?
DMSP kann über verschiedene Stoffwechselwege abgebaut werden, von denen einer Dimethylsulfid (DMS) bildet. Diese Umwandlung wird durch das Enzym DMSP-Lyase katalysiert, das in bestimmten Meeresbakterien und einigen Phytoplanktonarten vorkommt. Umweltbedingungen und mikrobielle Gemeinschaften haben einen starken Einfluss darauf, wie viel DMS gebildet wird. Sobald DMS in die Atmosphäre gelangt, wird es zu schwefelhaltigen Verbindungen wie Sulfataerosolen oxidiert. Diese Moleküle können als cloud condensation nuclei (CCN) wirken und so die Wolkenbildung fördern. Eine dazugehörige Hypothese besagt, dass sie die Reflektivität der Wolken erhöhen und möglicherweise zu einer Abkühlung des Erdklimas beitragen.