Oerbacteriën maken niet de dienst uit diep in de Aarde

04-07-2013   Een groot deel van het microbiële leven speelt zich kilometers diep binnen in de Aarde af. Het merendeel van deze microben zijn archaea, ook wel ‘oerbacteriën’ genoemd, en geen normale bacteriën, zo dacht men, afgaand op de overvloedige aanwezigheid van hun membraan-vetten.  Sabine Lengger van het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee vond echter dat deze vetten slechte indicatoren zijn voor levende cellen, en dat de hoeveelheid levende archaea diep in de Aarde zwaar overschat is. Lengger hoopt op haar onderzoek te promoveren op 11 juli aan de Universiteit Utrecht.

Microben overheersen het leven op Aarde en zijn alomtegenwoordig in alle milieus, zowel op land als in zee. Naar schatting leven er zo’n 1030 microben op Aarde. Recente studies laten zien dat microben niet alleen aan de oppervlakte van de Aarde leven, maar ook diep binnenin de Aarde, tot enkele kilometers diep, in sedimenten en gesteenten begraven sinds miljoenen jaren. Naar schatting leven er minstens zoveel microben in de Aarde als erop. Deze overvloedige microbiële wereld wordt ook wel de ‘diepe biosfeer’ genoemd.

Veel studies hebben geprobeerd te onderzoeken wat voor soort microben er diep in de Aarde leven. Helaas blijken veel van de genetische technieken voor onderzoek aan oppervlakte-microben, niet te werken dieper in de Aarde, doordat  sediment en gesteente genetische analyses verstoren. Daarom kijken onderzoekers naar vetten uit celmembranen, in plaats van naar DNA. Tot hun verrassing vonden ze vooral vetten van membranen van archaea, eencellige micro-organismen die onder de meest extreme omstandigheden op Aarde kunnen leven, en veel minder van bacteriën. Hierdoor concludeerden ze dat het microbiële leven diep in de Aarde vooral uit archaea bestaat.

Lengger bestudeerde de vetten uit archaea-membranen in mariene sedimenten uit onder andere de Arabische Zee en IJsland, genomen vanaf het NIOZ onderzoeksschip de RV Pelagia. Aan boord van het schip onderzocht ze deze monsters met stabiele isotopen om te zien hoe actief deze microben waren en wat voor soort koolstof ze aten.

Lengger vond dat de vetten van bacteriën in sedimenten snel verdwenen als de bacteriën dood gingen. Hierdoor is de aanwezigheid van deze vetten een goede indicator voor de aanwezigheid van levende bacteriën. Verrassend genoeg bleven de vetten van archaea intact voor duizenden tot miljoenen jaren na de dood van deze microben. De aanwezigheid van archaea-vetten in gesteente is dus geen aanwijzing dat er ook levende archaea aanwezig moeten zijn. Het is zeer onwaarschijnlijk dat de archaea zo massaal aanwezig zijn diep in de Aarde, zoals jarenlang werd verondersteld.

Dit proefschrift kwam tot stand met steun van het Darwin Centrum voor Biogeowetenschappen en het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee.

Sabine Lengger is geboren in Leoben, Oostenrijk, en heeft Technische Chemie – Biochemie gestudeerd aan de Technische Universiteit van Graz. Lengger begon met haar promotieonderzoek bij het NIOZ in 2008. Op dit moment is ze werkzaam aan de Universiteit van Plymouth, waar ze onderzoek doet naar organische verontreinigingen, met gebruik van gaschromatografische technieken.

/////
Proefschrift:
'Production and preservation of archaeal glycerol dibiphytanyl glycerol tetraethers as intact polar lipids in marine sediments: Implications for their use in microbial ecology and TEX86 paleothermometry'

Promotie:
Sabine Lengger promoveert op  11 juli 2013 om 12.45 uur in het Academiegebouw Universiteit Utrecht.
Promotors: prof. dr. ir. Stefan Schouten en prof. dr. Ir. Jaap S. Sinninghe Damsté.

Meer informatie:
Sabine Lengger, +44 (0)1752 584 556
Prof. dr. ir. Stefan Schouten, 0222 - 369 565
Nienke Bloksma, NIOZ Communicatie, 0222 - 369 460, 06 - 53 49 47 14

Foto's:
Het nemen van sedimentmonsters op de RV Pelagia tijdens de IJsland vaartocht.
Sabine Lengger in het lab aan boord van de RV Pelagia.

Foto’s in hoge resolutie zijn op te vragen bij Nienke Bloksma.