Enkelcelliga alger kända som kiselarter, som länge tros reproducera asexuellt, befanns nyligen vara friskare än väntat.
Forskare upptäckte att diatomer engagerar sig i sexuell reproduktion - och är särskilt troliga att göra det när närvaron av föreningen ammonium, en avfallsprodukt som genereras av de flesta djur.
Tidigare hade forskare observerat de kompletta livscyklerna i knappt en handfull diatomarter, och till och med bland väl studerade diatomer hade sexuell reproduktion aldrig setts, skrev forskarna i studien, publicerad online 7 juli i tidskriften PLOS ONE.
Studieförfattarna fann dock att de kunde manipulera diatom Thalassiosira pseudonana att ändra dess cellstrukturer för att vara manliga eller kvinnliga. Allt de var tvungna att göra var att eliminera en av de faktorer som kiselväxten behövde för att växa - till exempel ljus eller fosfor - och sedan införa ammonium, och kiselarna skulle differentieras till manliga och kvinnliga celler.
"Våra upptäckter löser två ihållande mysterier som har plågat diatom-forskare," sa medförfattaren Kimberly Halsey, en mikrobiolog vid Oregon State University, i ett uttalande.
"Ja, de har sex, och ja, vi kan få dem att göra det", sa Hasley.
Diatomer är protister, en mångfaldig grupp som består av encelliga organismer vars kroppar har cellväggar och mycket organiserade interiörer, med en kärna och en rad specialiserade strukturer som kallas organeller. Det finns uppskattningsvis 200 000 diatomarter i världen, och de kan hittas överallt där flytande vatten finns.
Även om små, kiselarter spelar en viktig om osynlig roll i jordens kolcykel - marina kiselarter genererar syre genom fotosyntes - och i cyklingskiseldioxid, som utgör cirka 25 procent av planetens jordskorpa och vilka kiselarter införlivas i strukturer i sina cellväggar.
Men mycket lite är känt om hur de flesta kiselarter växer och reproduceras. T. pseudonana är en av endast två diatomarter som har fått sitt genom sekvenserat, vilket gör den till en perfekt kandidat för att identifiera förändringar på den genetiska nivån som kan kopplas till sexuella egenskaper - och tidigare studier hade till och med identifierat gener som var nödvändiga för sexuell reproduktion, men bestämda att de var inaktiva, rapporterade forskarna i den nya studien.
Ammonium visade sig vara den saknade ingrediensen. Det ledde till en kaskad av genetiska svar som producerade ägg- och spermierstrukturer. Men det var inte allt - mer än 1 200 gener började också fungera annorlunda när ammonium var närvarande, men effekterna av dessa förändringar är ännu oklara, skrev författarnas studier. Men att fastställa ammonium som en av de faktorer som driver diatomer att reproducera sexuellt kommer att göra det möjligt för forskare att fortsätta replikera beteendet för att studera det ytterligare, enligt Halsey.
"Att identifiera ammonium som en sexualitetsinducerare öppnar potentiellt dörren till nya vägar för forskning om avel och genetisk modifiering för att kontrollera viktiga egenskaper," sade Halsey i uttalandet.
