Hoe we microben vonden die zeldzamer zijn dan een ticket

Hoe we microben vonden die zeldzamer zijn dan een ticket naar de maan

Legendrea loyezae, een zeer zeldzame ciliate die leeft in zuurstofloze sedimenten van meren James Weiss, Auteur voorzien

De kans is groter dat je een reis naar de Maan maakt dan dat je een microbe genaamd Legendrea loyezae onder een microscoop ziet. Nasa’s Apollo-programma heeft tussen 1968 en 1972 in totaal 24 mensen naar de Maan gestuurd. Slechts vier mensen (waaronder wij) hebben Legendrea loyezae ooit gevonden vanaf de ontdekking ervan in 1908 tot onze onlangs gepubliceerde studie.

Gezien de kosten is het logisch dat het aantal mensen dat naar de Maan reisde laag zou zijn. Maar gluren in het microscopische rijk vereist geen miljardenbudget, alleen een microscoop en iemand die ervoor wil gaan zitten.

Onze recente studie bracht 20 nieuwe soorten microben en 100 zeldzame soorten aan het licht. Elk DNA specimen dat we vinden geeft weer een stukje van de evolutie puzzel. Wetenschappers kunnen deze puzzel gebruiken om te analyseren hoe een organisme werkt. Sommige genen geven bijvoorbeeld aan hoe een wezen ademt. Of het kan informatie geven over de plaats van het organisme op de levensboom.

De reden dat zo weinig wetenschappers deze microben hebben gezien, is dat undersampling een groot probleem is. Dit betekent dat de meeste onderzoeksteams monsters nemen van slechts enkele of zelfs maar één locatie.

Bij ons meest recente onderzoek, dat twee jaar in beslag nam, werden meer dan 1000 monsters verzameld en onderzocht. Van de meren en vijvers in Warschau, Polen, tot mariene sedimenten in de Noordzee, en de Middellandse Zee voor de kust van Italië en Portugal, tot krijtstromen in Dorset, VK, zochten we naar microben. En dat loonde: we vonden meer dan 500 soorten, waaronder zeldzame en nieuwe.

Microbiologie is menselijke geschiedenis

Het eerste leven op aarde verscheen in water als wezens die te klein waren voor het menselijk oog om te zien en bleef zo gedurende miljarden jaren. Microben leven overal om ons heen. Ze zijn overal te vinden, van plassen tot oceanen. Maar er is nog zoveel dat we niet over ze weten. Sommige van deze microscopische organismen zijn geëvolueerd van eenvoudige tot complexere wezens, waaruit uiteindelijk al het zichtbare leven om ons heen is ontstaan. Andere zijn nauwelijks veranderd en hebben hun minuscule omvang behouden.

Micro-organismen waren de eerste roofdieren op Aarde en hun gulzige eetlust dreef de evolutie van complexer leven aan in de vroege eeuwen van de geschiedenis van de Aarde. Na de evolutie van complexer leven werden microben de belangrijkste voedselbron voor andere wezens zoals krill en plankton, die op hun beurt weer voedsel zijn voor grotere soorten. Als de organismen helemaal onderaan de voedselketen zouden verdwijnen, zouden alle andere delen daarboven ook instorten.

De tijdschaal hiervan is zo lang dat het moeilijk te bevatten is. Als we de 4,5 miljard jaar oude geschiedenis van de Aarde in een enkel jaar zouden persen, zou het leven op microscopische schaal tot eind oktober bestaan. De mens zou verschijnen op de laatste 30 minuten van het jaar, en we zouden ons bewust zijn van het bestaan van de microben op minder dan drie seconden voor het nieuwe jaar.

Hoe we microben vonden die zeldzamer zijn dan een ticket.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip

De levensboom brengt de relaties tussen organismen onderling in kaart.
VectorMine/Shutterstock

De Levensboom laat zien hoe organismen aan elkaar verwant zijn. Als je er naar kijkt, zie je dat het meeste leven op aarde nog op microschaal is, met dieren, planten en schimmels beperkt tot een klein cluster van takken binnen de eukaryagroep. In tegenstelling tot de andere twee groepen, archaea en bacteriën, slaan eukarya-leden hun DNA op in de celkern.

Een microscopische zeldzaamheid

Legendrea loyezae behoort tot de ciliaten tak van de eukarya. Zuurstof is dodelijk voor Legendrea loyezae en het heeft tentakels die uitrekken en samentrekken om prooien te vangen. Wetenschappers hebben duizenden soorten ciliaten ontdekt.

Ciliaten leven in aquatische milieus, dunne waterlagen in de bodem en zelfs op plaatsen waar geen zuurstof is. Hoewel hun leven afhankelijk is van water, kunnen ze beschermende structuren vormen om slapend te blijven tot ze weer nat worden. Ze bestaan uit slechts één cel en toch zijn ze wonderbaarlijk divers. Ciliaten hebben interessante jachtstrategieën – sommige soorten zijn gespecialiseerd in het eten van filamenten van cyanobacteriën, die ze als spaghetti opzuigen. Ze kunnen zwemmen. Andere hebben een sedentaire levensstijl, waaronder Vorticella, die een steel heeft om zich aan onderwateroppervlakken vast te hechten.

1666725639 92 Hoe we microben vonden die zeldzamer zijn dan een ticket.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip

Vorticella, een ciliate die een steeltje heeft om zich aan oppervlakken vast te hechten.
James Weiss, Auteur voorzien

Sommige ciliatsoorten vormen permanente, fysieke relaties met andere groepen organismen, iets wat bekend staat als symbiose. Ze kunnen bijvoorbeeld groene algen in zich herbergen om de suiker te eten die de algen door fotosynthese produceren. In ruil daarvoor beschermen ze de algen tegen grotere algeneters en virussen (ja, zelfs algen kunnen virusinfecties krijgen).

Hoe we microben vonden die zeldzamer zijn dan een ticket.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip

Loxodes rostrum, een ciliate met endosymbiotische groene algen.
James Weiss, Auteur voorzien

Sommige ciliatsoorten leven in dichtbevolkte gemeenschappen, vooral in goed zuurstofrijke omgevingen. Maar andere leven in zulke kleine aantallen dat het zoeken naar hen is als het zoeken naar duizend naalden in een hooiberg ter grootte van de Mount Everest.

Ons doel is om zoveel mogelijk van deze zeldzame en ongewone soorten te vinden. We gebruiken onze kennis van de ecologie van de soorten als aanwijzingen. Als we weten dat een microbe bij voorkeur in een donkere, zuurstofloze omgeving leeft, zoeken we hem niet aan het wateroppervlak waar veel zuurstof en licht is. Het kostte duizenden uren zoeken door een microscoop om vier Legendrea loyezae te vinden, om nog maar te zwijgen van een klein fortuin aan fysiotherapie voor onze gekraakte nekken en pijnlijke ruggen.

Waarom microben belangrijk zijn

Het is makkelijk om je los te voelen van de onzichtbare microben. De meesten van ons zullen er nooit een te zien krijgen, zo vergroot dat ons gezichtsvermogen ze kan waarnemen. Maar kennis over microben heeft bijgedragen aan enkele van de belangrijkste wetenschappelijke ontdekkingen in de geschiedenis. Microben nemen het leven als ze dieren- en plantenziekten veroorzaken en massale bloei in de zee veroorzaken die aquacultuurbedrijven wegvaagt.

Maar we zouden niet zonder ze kunnen leven. Microben zijn verantwoordelijk voor het overleven van onze ecosystemen en voor hun herstel na schade zoals vervuiling of klimaatverandering. We kunnen geen voedsel verbouwen zonder micro-organismen. Ze reinigen ons rioolwater. Sommige kunnen antibiotica en andere geneesmiddelen produceren, andere zijn betrokken bij de productie van voedsel.

Dus het verkennen van de microbiële wereld is de rugpijn meer dan waard.

The Conversation

Genoveva Esteban ontvangt financiering van de Europese Unie en andere financieringsorganisaties. Ze werkt voor de Bournemouth University.

James Weiss werkt niet voor, geeft geen advies, bezit geen aandelen of ontvangt geen financiering van een bedrijf of organisatie die baat zou hebben bij dit artikel, en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.