Radboud Universiteit Nijmegen
Kleine schelpdiertjes kunnen leven zonder zuurstof
Levende wezens met een kern in hun cellen gebruiken zuurstof. Zo staat
het in de boeken. Maar foraminiferen - miniscule eencellige
schelpdiertjes - kunnen wel een maand zonder. Dat kan omdat ze energie
uit nitraat kunnen halen. En dat doen ze helemaal zelf, zonder hulp
van bacteriën. Een revolutionaire ontdekking, 7 september in Nature.
Foraminiferen kunnen in de zeebodem overleven zonder zuurstof en
overschakelen op een nitraat-stofwisseling. Deze diertjes ademen dan
stikstofgas uit. Het is voor het eerst dat is aangetoond dat een
eukariote - een bezitter van een celkern - dat kan. Nature publiceert
de ontdekking van Scandinaafse en Nederlandse biologen en biogeologen
van de Radboud Universiteit en de Universiteit van Utrecht op 7
september.
De forams- zoals de onderzoekers familiair zeggen - blijken in staat
om zonder zuurstof hun energie te halen uit nitraat. De schelpdiertjes
van enkele milimeters groot verzamelen de stikstofverbinding uit hun
omgeving en verschuilen zich dan wel een maand in het zuurstofloze
sediment, waar ze veiliger zijn voor roofdieren.
Aanvankelijk was de hypothese dat de forams hulp zouden krijgen bij
deze stofwisseling van bacteriën, reden voor de Utrechtse
foraminiferen-specialisten prof. Bert van der Zwaan en Sandra
Langezaal om samen met de Nijmeegse microbiologen prof. Mike Jetten,
Huub op den Camp en Markus Schmid aan het werk te gaan. Ze kregen
daarbij hulp van Zweedse en Deense collega's met boten en gevoelige
apparatuur om sediment te onderzoeken. De Utrechtenaren doen al een
tiental jaren onderzoek naar de mechanismen van overleving van forams
zonder zuurstof. Ze veronderstelden dat dit de forams lukte met hulp
van stikstofomzettende bacterien. De Nijmegenaren hebben veel ervaring
met het ontdekken van deze bacteriën. Maar hoe er ook gezocht werd: de
bacterie is er niet. Niet op de schelp, niet in de cellen. De
hoeveelheid nitraat die omgezet wordt komt overeen met de activiteit
van vijf- tot tienduizend bacteriën op één foram, wat de kans klein
maakt dat ze over het hoofd gezien zijn.
De onderzoekers proberen nu vast te stellen hoe de forams `het kunstje
flikken'. Momenteel worden hun mitochondriën genetisch en moleculair
onderzocht. Het kan zijn dat ze genetisch materiaal bevatten van
nitraatomzettende bacteriën, maar ook dat ze de truc zelf ontwikkeld
hebben.
De forams zijn goed onderzochte schelpjes. In de honderden miljoenen
jaren dat zij voorkomen hebben ze een grote bijdrage geleverd aan de
vorming van de aarde. Dikke pakketten krijt - zoals bij Dover -
bestaan voor een deel uit de schelpen van deze diertjes. De
verschillende vormen worden ook gebruikt om aardlagen te dateren en
vooral om het vroegere milieu op aarde in detail te reconstrueren. De
Utrechste onderzoekers hebben voor dat doel een groot experimenteel
laboratorium waar ook de nitraat-gebruikende foraminiferen nader
onderzocht worden.
Globobulimina pseudospinescens is de eerste foramsoort waarvan
uitvoerig werd aangetoond dat die op nitraat kan leven. Deze werd
opgevist uit een fjord bij het Zweedse Kristineberg. Later werd
hetzelfde fenomeen vastgesteld bij andere soorten die leven in de
Chileense kustwateren.
Het onderzoek werd uitgevoerd met steun van het NWO-programma
Bio-geosphere. De onderzoekers werken samen in het Darwin Centrum voor
Biogeologie. Meer informatie: prof. dr. ir. Mike Jetten, 024 365 2941,
m.jetten@science.ru.nl; dr. Huub op den Camp, 024 365 2657
h.opdencamp@science.ru.nl of info@darwincenter.nl
Evidence for complete denitrification in a benthic foraminifer, Nature
05070
Nils Risgaard-Petersen, Alexandra M. Langezaal, Signe Ingvardsen,
Markus C. Schmid, Mike S. M. Jetten, Huub J. M. Op den Camp4, Jan W.
M. Derksen, Elisa Piña-Ochoa, Susanne P. Eriksson, Lars Peter Nielsen,
Niels Peter Revsbech, Tomas Cedhagen & Gijsbert J. van der Zwaan