Oud, ouder, oudst
In 2010 ondernam een internationale groep wetenschappers een expeditie om sediment op te duiken in de ‘South Pacific Gyre’. De zeebodem in dit gigantische stroomgebied tussen Australië en Zuid-Amerika is wat betreft biodiversiteit een van de armste op aarde. Het doel was om te achterhalen of deze plaatsen leefbaar zijn, en of er überhaupt leven te vinden is in de diepste lagen. Geologen onderzochten de fysieke en minerale samenstelling, terwijl biologen zich bogen over mogelijk leven in deze antieke sedimentlagen.
Opgelucht
Een aantal dagen geleden publiceerden biologen uit Japan en de VS hun bevindingen in het tijdschrift Nature Communications. Ze onderzochten sedimentlagen variërend van 4,3 tot 101,5 miljoen jaar oud. In alle lagen vonden ze levende bacteriën, en in de ‘jongste’ lagen ook enkele archaea. De soorten bacteriën behoorden o.a. tot de groepen Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria en Chloroflexi. Frappant hierbij was, dat de meeste soorten aeroob waren, dat wil zeggen dat ze graag groeien in omgevingen met zuurstof. De onderzoekers vermoeden dat de sediment-microben ooit vrij onverwacht bedolven zijn door nieuwe lagen, maar dat er constant een minimale hoeveelheid zuurstof vanuit de diepste lagen naar boven is blijven borrelen. Hierdoor bleven de bacteriën ‘actief’, dat wil zeggen bleven ze extreem langzaam groeien of slechts overleven. Bovendien kwamen hierdoor anaerobe soorten (die niet van zuurstof houden) niet goed tot ontwikkeling.
Testen met een mini-prikje
Er werden enkele honderden tot duizenden individuen gevonden per laag. Om te checken of deze oeroude overlevers nog konden groeien werden kleine hoeveelheden voedingsstoffen aangeboden, zoals suiker, ammonia, acetaat, en meer. Deze voedingsstoffen werden gelabeld: de voedingsstoffen werden voorzien van gemarkeerde koolstof en stikstof moleculen. Als cellen deze voedingsstoffen dan opnemen, kan er worden aangetoond of het specifiek om deze stoffen gaat, of dat ze andere stoffen binnenkrijgen. Binnen enkele tientallen dagen vermeerderden de bacteriën zich tot honderdduizenden of zelfs miljoenen individuen. In totaal werden bijna 7000 bacteriecellen individueel ‘getest’ op de opname van de door de onderzoekers verschafte gelabelde voedingsstoffen. Deze test wordt uitgevoerd met hulp van een zogeheten nanoSIMS instrument. Met dit instrument, waarvan er overigens minder dan 50 op de hele wereld zijn, kan de precieze hoeveelheid van gelabelde versus niet-gelabelde stoffen in een enkele cel gemeten worden.
Afbeelding uit Morono et al. 2020. De afbeeldingen a,b,c,e,f en g laten kleuringen van de bacteriecellen zien met gelabelde voedingsstoffen. De afbeeldingen d en h zijn microscopische foto’s van de bacteriën.
Sensationeel sediment
Deze vondst is fenomenaal, vanwege meerdere redenen. Er zijn dus blijkbaar bacteriën die al meer dan 100 miljoen jaar op dezelfde plek leven. De dinosaurussen bevolkten toen de aarde. Maar het is bijvoorbeeld ook erg interessant om het DNA van de gevonden bacteriën te vergelijken met hedendaagse soortgenoten. Hierbij kunnen onderzoekers in essentie terugkijken in de tijd en de evolutionaire geschiedenis.
| https://www.nature.com/articles/s41467-020-17330-1 |