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