Je leest:

Hyperzout leven in de diepzee

Hyperzout leven in de diepzee

Auteur: | 14 januari 2005

De ontdekking van micro-organismen die leven in een zeer sterke magnesiumchloride-oplossing, maakt buitenaards leven beter voorstelbaar.

In het zoutmeer ‘Discovery’ op de bodem van de Middellandse Zee hebben Nederlandse onderzoekers actieve micro-organismen aangetroffen. Bijzonder, want in het zoutmeer op drieëneenhalve kilometer diepte heerst een van de extreemste milieu’s op aarde. Een druk van 350 bar, geen zuurstof, en een zoutgehalte van vijf Molair magnesiumchloride (47%). Genetische analyse wijst uit dat in het zoutmeer archaea voorkomen, die slechts voor 85 procent overeenkomen met bekende archaea. Daarmee vormen de zouttolerante organismen een hele nieuwe divisie binnen de archaea. Europese onderzoekers uit zes landen beschrijven de extremofielen in Science van vorige week.

Biodeep

De speurtocht naar zouttolerant leven op de bodem van de Middellandse Zee maakt deel uit van het Europese onderzoeksproject BioDeep. In hyperzoute, zuurstofarme milieu’s hopenmicrobiologen en geochemici nieuwe levensvormen te vinden die inzicht verschaffen in leven onder extreme omstandigheden. Daarnaast moet het project ook nieuwe enzymen opleveren waar industriële toepassingen voor te vinden zijn. De barre omstandigheden waaronder de enzymen hun werk doen, maken ze wellicht geschikt voor gebruik in wasmiddelen of industriële processen. Wat het zoeken naar interessante enzymen moeilijk maakt, is dat veel nieuw ontdekte bacteriën en archaea niet te kweken zijn. Maar microbiologen kunnen ook uit de voeten met slechts de genetische informatie die opgediept is uit de zoutmeren. Door in bijvoorbeeld E. coli het ‘extreme’ DNA tot expressie te brengen, is het toch mogelijk enzymen uit de zoutmeren te bestuderen. Op die manier zijn al nieuwe vetafbrekende lipases en zetmeelafbrekende amylases ontdekt.

Biologen vinden weliswaar steeds vaker bacteriën en archaea in extreme milieu’s, soms lijkt het alsof elk extreem milieu zijn eigen fauna heeft, maar deze ontdekking ‘is toch wel een verrassing.’ Dat zegt dr. Paul van der Wielen, van KIWA Water Research, eerste auteur van het artikel in Science. ‘Onder deze omstandigheden is nog nooit leven gevonden.’

Keukenzout

In het Europese onderzoeksproject BioDeep bemonsterden Van der Wielen en collega’s vier zoutmeren op de bodem van de Middellandse Zee. Drie ervan bevatten extreem veel natriumchloride of keukenzout (300 gram per liter, 14 maal zo zout als zeewater). Eén meer, het Discovery-bassin, bestaat uit magnesiumchloride (470 gram per liter, 100 maal zoveel als zeewater). In alle vier zagen de onderzoekers biochemische activiteit die wijst op de aanwezigheid van bacteriën en archaea.

Dat micro-organismen voorkomen in de zoutmeren met natriumchloride is niet uniek. Dat soort meren komen ook voor aan het aardoppervlak en daar is al regelmatig leven aangetroffen. Maar een vijf Molair magnesiumchloride-oplossing waar bacteriën in rondzwemmen is ongehoord. Magnesium is een tweewaardig ion (Mg2+), waardoor het oplossen ervan leidt tot tweemaal zoveel Cl- als wanneer een natriumzout (Na+) oplost. Een tweewaardig ion leidt dus tot een veel hogere zoutconcentratie.

Het aantonen van leven onder zulke extreme omstandigheden is niet vanzelfsprekend. Om te beginnen vonden de onderzoekers DNA in het hyperzoute meer. ‘Maar dat kan ook afkomstig zijn van dode bacteriën die in het zeewater erboven leefden’, legt Van der Wielen uit. ‘Maar het gen voor 16S ribosomaal RNA van de ’zoute’ bacteriën vertoont geen gelijkenis met dat van de bacteriën die erboven leven. Verder hebben we in het zoutmeer gekeken naar enzymatische activiteit. We zagen dat er allerhande processen gaande waren. In het zoutmeer worden organische moleculen omgezet; er wordt sulfaat gereduceerd en er vindt methaanproductie plaats. Dat alles wijst op de aanwezigheid van levende micro-organismen.’

Het ultieme microbiologische bewijs, het kweken van de nieuwe levensvormen, is niet geleverd. ‘Het is heel moeilijk de geochemische condities na te bootsen die heersen in het zoutmeer. Het grootste probleem is dat je bij deze extreem hoge zoutconcentraties heel snel neerslagen krijgt. Ook is het lastig om onder een druk van 300 tot 350 bar te kweken. Maar het is natuurlijk wel erg jammer dat het niet gelukt is.’

Van der Wielen werkt inmiddels bij Kiwa Water Research, zijn onderzoek verrichtte hij aan de Rijksuniversiteit Groningen aan het Centre for Ecological & Evolutionary Studies, samen met Henk Bolhuis, de tweede auteur van het Science-stuk. Bolhuis slaagde er vorig jaar nog in het zoutminnende archaeon Haloquadratum walsbyi, dat overvloedig voorkomt in Spaanse zoutmeren, als eerste te kweken. Uit Nederland werkte verder geochemicus Gert de Lange van de Universiteit Utrecht mee.

Jupiter

De ontdekking van leven in een magnesiumchloride-meer op de zeebodem, straalt uit naar de astrobiologie. Het maakt de vraag ‘bestaat buitenaards leven?’ beter te beantwoorden. Zoutmeren met magnesium komen buiten de aarde namelijk nogal eens voor. Wellicht bevinden zich op of in het ijs-oppervlak van Europa, de tweede maan van Jupiter, plekken met vloeibaar water waarin hoge concentraties magnesiumsulfaat voorkomen. Ook op sommige kometen kunnen extreem zoute magnesium-poeltjes voorkomen. Misschien herbergt zelfs Mars zoutmeren.

Van der Wielen: ‘Er bestaan al publicaties die suggereren dat op die plaatsen leven zou kunnen zijn. Tot nu toe was dat slecht te voorspellen omdat nog nooit micro-organismen ontdekt waren in een extreem zoute oplossing van een tweewaardig ion zoals magnesium. Nu dus wel. Dat betekent niet dat op Europa of in kometen inderdaad leven bestaat, maar het kán wel.’

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 14 januari 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.