Photo by Kobin Majid

~~ for Dutch scroll down ~~

The ocean is full of diverse species of microscopic organisms, and several hundred of them are toxic. Florida is mainly troubled by the species Karenia brevis and Pyrodinium bahamense. These are dinoflagellates, more commonly known as a group of ‘microalgae’. Some of the toxins produced by the dinoflagellates can be neutralised at high temperature if they are present in food, like shellfish, but others can be harmful simply by inhaling fine droplets of seawater. “The problem has gained more public awareness since the 1970s, and today we’re seeing more and more reports of outbreaks of toxic organisms”, explains Francesca Sangiorgi. “But is that increase due to us being better able to trace toxic organisms, the toxins themselves and recognise their health effects? Or is the phenomenon becoming more common due to human activity? To answer that question, we’ll be working together with the NIOZ and researchers from regional institutes in Florida.”

Back in time
The American researchers – from Eckerd College (St. Petersburg) and the Florida Fish and Wildlife Conservation Commission – examine the current composition of the seawater, identify the presence of toxic organisms and release public warning messages. Scientists know that dinoflagellates benefit from nitrogen and phosphates that drain into the seawater from agricultural land. “But almost nobody is looking back in time to find out if the presence of these toxic species has changed through time, and why. Some of the methods for doing that still need to be developed. So that’s why our research will focus mostly on this historical aspect.”

Detective work
Suzanne de Zwaan is devoting her PhD research to dinoflagellates. In the laboratory at the NIOZ, she is growing cultures of the two toxic species and examining which substances betray their presence. “In Florida, we’ll take samples from the ocean floor and study them for the presence of those clues.”

Building bridges
The search for those clues, or as we call them, ‘biomarkers’, hasn’t been easy so far”, clarifies microbiologist Laura Villanueva, who is affiliated with the project on behalf of the NIOZ. “In part because we weren’t sure which biomarkers to look for, but also for a more prosaic reason: the usual separation between the work of a biologist and that of a geologist.” Sangiorgi adds: “So we’re trying to bring those two disciplines closer together.” And if anyone can do that, it’s Sangiorgi, who began her career as a marine biologist.

Fossiles and DNA traces
In addition to looking for biomarkers, the researchers will also examine fossils of the microorganisms and traces of DNA, depending on which species they are dealing with. Sangiorgi and de Zwaan will work in Florida from 25 June to 10 July, and they hope to present their results next year.

Illustration: Suzanne de Zwaan (NIOZ/Universiteit Utrecht) / Margot Stoete (Universiteit Utrecht)

Speurwerk in subtropische wateren | op jacht naar giftige dinoflagellaten

De kustwateren bij Florida kunnen ineens rood kleuren, of groen, of bruin. Met fatale gevolgen voor zeekoeien, vissen en ander leven in zee. De oorzaak? De bloei van microscopisch kleine organismen waarvan sommige soorten gifstoffen afscheiden. Met niet alleen desastreuze gevolgen voor de natuur maar ook voor toerisme en visserij, en in sommige gevallen met fatale consequenties voor de mens. Het fenomeen is al tientallen jaren bekend maar de vraag is nu of er een toename is te bespeuren, en of de mens daar de hand in heeft. Onderzoeker Francesca Sangiorgi van de Utrechtse faculteit Geowetenschappen vertrekt binnenkort met haar promovenda Suzanne de Zwaan (NIOZ/UU) naar Florida voor onderzoek naar deze schadelijke micro-organismen. Het onderzoek wordt medegefinancierd door het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ).

Karenia brevis. Photo: Suzanne de Zwaan

In de zeeën leven duizenden soorten eencelligen en enkele honderden daarvan zijn giftig. Florida heeft vooral last van de soorten Karenia brevis en Pyrodinium bahamense. Het zijn dinoflagellaten, in de volksmond ook wel ‘algen’ genoemd. Sommige gifstoffen uit dinoflagellaten zijn onschadelijk na koken, andere zijn alleen al gevaarlijk bij het inademen van fijne druppeltjes zeewater. “Sinds de jaren ’70 is er meer aandacht voor dit probleem en zien we ook meer meldingen van ziekte en soms ook sterftegevallen bij mensen”, legt Francesca Sangiorgi uit. “Alleen, komt die toename doordat we de gifstoffen beter kunnen opsporen en de gezondheidseffecten eerder herkennen? Of treedt dit fenomeen vaker op door toedoen van de mens? Om die vraag te kunnen beantwoorden werken we samen met het NIOZ en met regionale instituten in Florida.”

Terugkijken in de tijd
De betrokken Amerikaanse onderzoekers kijken alleen naar de huidige samenstelling van het zeewater. Het is al bekend dat dinoflagellaten profiteren van stikstof en fosfaat, afkomstig uit bijvoorbeeld de landbouw. “Maar terugkijken in de tijd, en daarmee achterhalen of er daadwerkelijk iets is veranderd in de aanwezigheid van de soorten, en waardoor dan, dat doet bijna niemand. De methoden daarvoor moeten deels ook nog deels ontwikkeld worden. Dat beslaat ook het grootste deel van ons onderzoek.”

Speurwerk
Suzanne de Zwaan doet promotieonderzoek naar dinoflagellaten. In het laboratorium van het NIOZ kweekt ze de twee giftige soorten en kijkt dan met welke stoffen ze zichzelf ‘verraden’. “Bij Florida nemen we monsters uit de zeebodem en onderzoeken we die op de aanwezigheid van die sporen.”

Bruggen slaan
“Die zoektocht naar die sporen, of biomarkers zoals wij ze noemen, verliep tot nu toe nogal moeizaam”, verduidelijkt microbioloog Laura Villanueva, namens het NIOZ betrokken bij het onderzoek. “Omdat niet goed bekend was naar welke biomarkers we moesten zoeken, maar ook om een meer prozaïsche reden: er is een scheidslijn tussen het werkveld van biologen en geologen.” Sangiorgi vult aan: “En wij proberen die twee disciplines nader tot elkaar te brengen.” Daar is ze bij uitstek toe in staat, want van huis uit is ze marien bioloog.

Fossielen en DNA-sporen
Behalve naar biomarkers kijken de onderzoekers ook naar fossielen van de micro-organismen en naar DNA-sporen, afhankelijk van de soorten waarmee ze te maken hebben. Van 25 juni tot 10 juli verblijven Sangiorgi en De Zwaan in Florida. De resultaten hopen ze over een jaar te kunnen presenteren.