Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

De eerste adem

Het verhaal dat het leven zo’n 3 tot 4 miljard jaar geleden ontstond dankzij de evolutie van cyanobacteriën is niet langer houdbaar. Volgens Nick Lane heeft de Aarde pas leven gekend met de evolutie van deze blauwalgen, die tegenwoordig op zo’n 2,7 miljard jaar geleden geschat wordt, zo schrijft hij in NewScientist. Deze nieuwe inzichten zijn recent en zijn boek is dus enigszins verouderd.

Blauwalgen of cyanobacteriën zijn bacteriën (geen algen) die gebruik maken van fotosynthese om in hun energiebehoeften te voorzien. Ze produceren daarbij zuurstof (O2) en waren de eerste organismen die dat deden. De datum van 2,7 miljard jaar geleden waarop de atmosfeer door toedoen van de  cyanobacteriën van 1 tot 10% zuurstof bevatte, komt overeen met het aanvangen van de stikstofcyclus en de verwering van chroom uit de rotsen die beide met geologisch onderzoek vastgesteld zijn. Vanaf dat moment zijn er toch nog perioden geweest dat het zuurstofgehalte van de atmosfeer weer naar nul ging (zie grafiek). Dit gebeurde na de perioden waarin de Aarde compleet bevroren was, ofwel na de perioden van de Sneeuwbalaarde. Deze perioden hebben te maken met de mogelijkheid dat het geproduceerde zuurstof reageerde met het sterke broeikasgas methaan en daarmee de Aarde sterk deed afkoelen. Het moleculaire zuurstof zelf verdween daarmee ook. De voortdurende vulkaanuitbarstingen brachten opnieuw broeikasgassen in de atmosfeer en de Aarde warmde weer op.

oxygen
Uit NewScientist: Zuurstofnivo’s gedurende 3,5 miljard jaar

De daarop volgende toename van zuurstof, opnieuw dankzij de cyanobacteriën, zorgde voor verwering van sulfiden, waardoor sulfaten de zee in stroomden. Hier werden ze door bacteriën omgezet in waterstofsulfiden die de zeeën in stinkende en stagnerende wateren veranderden, met bijna geen zuurstof. Deze periode duurde wel zo’n miljard jaar en wordt wel de “boring billion” genoemd. Deze zogenaamde “boring billion” waren eigenlijk allesbehalve saai, want zoals William Martin suggereert, ontwikkelden zich gedurende deze periode de eerste bacteriën die zwavel of stikstof konden ‘ademen’ en zo in hun energiehuishouding konden voozien. Onze mitochondriën (die onze cellen tegenwoordig de zuurtsof doen ademen en daar energie uit opwekken) stammen waarschijnlijk van deze bacteriën af.

Uiteindelijk, na verschillende perioden van Sneeuwbalaarde ging dan toch het zuurstofgehalte omhoog. Een belangrijke doorslag was de groei van algen (rode en groen algen in zee) en van de eerste algen en lichenen op land, zo’n 800 miljoen jaar geleden. Deze laatsten breken de rotsen af en voorzien de zee van mineralen, ofwel voedsel voor het zeeleven. De zuurstof reageerde in eerste instantie ook met het door vulkanen uitgestoten methaan en waterstofsulfide, maar uiteindelijk was de balans ten voordele van de zuurstof.

De fossielen van cyanobacteriën, de zogenaamde fossiele stromatolieten, schijnen niet

levende stromatolieten
Van internet: stromatolieten in Shark Bay

ouder te zijn dan 2,7 miljard jaar. De ‘oudere’ bewijzen voor het bestaan van stromatolieten blijken geen stromatolieten te zijn: het zijn rimpelingen in de zeebodem die ontstonden rondom de hydrothermale bronnen en die uit ijzeroxiden en kleimineralen bestaan.

Een paar dagen geleden werd er door een groep aan de Radboud Universiteit in Nijmegen een onderzoek gepubliceerd over de ontdekking van een nieuwe bacterie. Deze bacterie is in staat zijn eigen zuurstof aan te maken en te verbruiken, door energie uit methaan, nitriet en nitraat te halen. Er wordt gesuggereerd dat de bacterie Methylomirabilis oxyfera kan leven op planeten, en dus ook de Aarde, waar geen zuurstof aanwezig is. Maar nitrieten en nitraten kunnen alleen gevormd worden door de stikstofcyclus, die op haar beurt weer afhankelijk is van andere bacteriën en de aanwezigheid van zuurstof. Dus of deze bacterie Methylomirabilis oxyfera inderdaad in een atmosfeer zonder zuurstof kan leven blijft voor mij een vraag.

Bron: NewScientist

30 Reacties op “De eerste adem

  1. antoinette duijsters maart 25, 2010 om 16:13

    En zo ontdekt men weer steeds wat nieuws.
    Pierra, jij slaagt erin een goed begrijpelijk en toch niet te lang blog van de maken, mijn complimenten.

  2. Pierra maart 25, 2010 om 16:20

    @Antoinette, dank je. Ik ben blij dat het te lezen is, want ik moest veel weglaten. Ook het laatste nieuws uit Nijmegen moest er nog bij…

  3. coby maart 25, 2010 om 19:20

    En dan is de bacterie Methylomirabilis oxyfera door de groep uit Nijmegen nog ontdekt hier op aarde, maar welke bacteriën zullen er wel niet bestaan op andere planeten…. Ik vraag me dan altijd af hoe zo’n bacterie ontdekt wordt, maar dat zal wel heel technisch èn een enorm verhaal zijn. Ben al blij dat ik dit een beetje kan volgen. (met dank aan jou) Wat ik ook altijd zo onvoorstelbaar vind, is die aantallen jaren dat er zoveel verschillende perioden waren. Mijn hersenen maken dan overuren…
    Het onderzoek staat niet stil, morgen kan wat we weten, wéér veranderen.
    Hartelijke groet, Coby

  4. Terrence maart 25, 2010 om 21:28

    Er is altijd veel debat over mogelijke indicaties van leven voor ongeveer 2.7 miljard jaar geleden. Sommige zien het wel als bewijs van leven, anderen als bewijs van levenloze processen. Ik verwacht inderdaad niet dat Cyanobacteriën tussen 3.5-3 miljard jaar geleden zijn ontstaan. Meer zoals 2.7 miljard jaar zoals in het artikel beschreven. Ook denk ik dat die boring billion ook niet zo boring waren, eerder stilte voor de storm. Ik denk dat de meeste groepen bacteriën zijn ontstaan voor die tijd (net nadat de cyanobacteriën opkwamen), maar in die tijd was er een nieuwe type cel ‘in de maak’. Eentje die andere gewoon kon opeten, de Eukaryote cel. De stilte voor de storm zeg maar…
    Verder zie ik in de afbeelding staan "greening of the continents". Ik heb daar wel een artikel liggen uit Nature die erover gaat, maar nooit echt doorgelezen, misschien dat ik hem toch even ga doorlezen morgen. Ben wel geïnteresseerd in dat moment net voordat het Paleozoïcum begint.
    Mooie bijdrage Pierra🙂

  5. Pierra maart 25, 2010 om 21:55

    @Coby, de Nijmeegse onderzoekers hebben veel moeite gedaan om de bacterie te isoleren, maar hoe het ze gelukt is weet ik niet.
    Het Kennislink artikel noemt het de ‘duikbootbacterie’ omdat hij zuurstof in zich draagt: %3Ca%20href=’>noorderlicht.vpro.nl/artikelen…
    Ze verwachten dat deze bacterie misschien wel kon leven toen er nog geen zuurstofmoleculen waren., dus gedurende de eerste 1,5 miljard jaar.
    Groeten,
    @Terrence, het artikel in Kennislink: %3Ca%20href=’>noorderlicht.vpro.nl/artikelen… beweert dat nitrieten en nitraten altijd overvloedig aanwezig waren (zonder dat er zuurstof in de atmosfeer aanwezig was). Wat denk jij daarvan?
    Ik vond ook nog een interessant blogartikel over waarom het pre-cambrium zo lang duurde, d.w.z. waarom het zo lang duurde voordat er meercelligen ontstonden. Er wordt gewezen op de continue vermenging van zwavelrijke en zuurstofrijke wateren, waarbij de eerste het nieuwe leven steeds doden. http://www.nctimes.com/app/blogs/wp/?p=7443
    Er wordt de laatste tijd wel veel gespeculeerd over de mogelijkheid dat zwavelbacterien aan de oorsprong van het leven stonden, rond de hydrothermale bronnen.
    Dank voor je compliment🙂

  6. Pierra maart 25, 2010 om 22:47

    Ik zie dat de link naar noorderlicht (niet Kennislink) niet werkt. Dan maar zo proberen: http://tinyurl.com/yhacdeo
    Deze werkt!

  7. Martin Broek maart 25, 2010 om 23:24

    Nog steeds zit het in mijn aquarium, de blauwalg. Ik kan
    het niet erg vinden, omdat het zo’n oude en bijzondere
    bacterie is. Tenminste zolang ik het onder controle kan houden.

  8. Pierra maart 25, 2010 om 23:38

    @Martin, ja dat weet ik nog. Lekker laten zitten. Wanneer plaats je het aquarium eens op je blog, of heb ik dat gemist?

  9. Smokey maart 25, 2010 om 23:43

    @Pierra, Nog niet alles gelezen maar ik zag deze link http://www.nature.com/news/2010/100324/full/news.2010.146.html
    dat er een nieuwe bacterie was gevonden. Een bestaande bacterie die nu ontdekt is of een mutatie? Dat kon ik er niet uit opmaken. Toegegeven, dat zal aan mij liggen. Beetje moe. Zal eerst aan de acculading moeten:)
    Ook grappig dat er altijd in z`n algemeenheid van "een" bacterie(enkelvoud) wordt gesproken, terwijl er miljoenen nodig zijn om effect te kunnen hebben. Zo ook met virussen: iemand heeft dan zogezegd een ziekenhuisbacterie of een virus opgedaan:)
    Er rijst al typende nog een vraagje: hoe weet men, als er een bacterie geïsoleerd wordt, dat deze hetzelfde werkt als in de niet-geïsoleerde toestand?
    Net zo`n voorbeeld als er een contrastvloeistof of een radioaktieve markering wordt ingespoten. Hoe weet men nu hoe de werking zonder dit diagnosemiddel is, terwijl de situatie is veranderd door toevoeging van genoemde stoffen.Kortom: er is geen vergelijking mogelijk.
    Die stromatolieten zien er prachtig uit. Maar 2,7 miljonen jaar vind ik best heel oud. Relatief gezien zijn ze natuurlijk jong:)

  10. ing.St Hawk maart 25, 2010 om 23:44

    Pierra,
    Op 6 augustus vorig jaar sprak ik bij Terrence (die toen nog een Terrencje was) de wens/vermoeden/hoop uit dat we nog mogen meemaken dat het grote hoe-het-allemaal-begon-mysterie wordt ontraadseld. (quote: ‘misschien Terrencje zelf ?’)
    Tot mijn grote genoegen zie ik nu dat jullie er een wedstrijdje van maken.
    Hup Pierra ! Laat je niet kennen !
    misschien moet je gewoon weer in Nijmegen gaan wonen.

  11. iris kijkt maart 26, 2010 om 00:42

    Fascinerend zeer zeker. Ik herinner me trouwens van vroeger dat m’n dochter toen ze nog klein was naast me lag te slapen en ik haar adem hoorde en dat ik me dan wel eens even afvroeg waar die adem vandaan kwam. Zo lang geleden dus al , het eerste begin daarvan.

  12. Pierra maart 26, 2010 om 09:29

    @Smokey, dat is hetzelfde artikel als dat waarnaar ik verwijs in het bericht🙂
    Ze isoleren een heleboel bacterien, die ze dan onderzoeken. Hoe ze die kunnen scheiden van de andere dat weet ik niet. Techniek.
    Bacterien muteren reltief snel, maar als ze geisoleerd worden en binnen een paar dagen bestudeerd worden dan zal het met die mutatie wel meevallen. Het zou in elk geval toch ook groot nieuws zijn.
    @ing. St Hawk,
    Je weet misschien waar de interesse voor dit onderwerp vandaan komt. Het is inderdaad verrassend hoe lang het duurde voordat er genoeg zuurstof was. Krauss had het al over al deze fenomenen, maar ik kan me niet herinneren dat hij daar ook deze jaartallen bij noemde.
    Tot nu toe blijft wat mij betreft de hypothese dat het leven zich eerst ontwikkelde in de hydrothermale bronnen het meest interessant. Daar was geen zuurstof voor nodig, integendeel.
    Naar Nijmegen, leuk idee!
    @Iris, het is lang geleden en deze zuustof ademen we nog steeds. Maar de nadruk lag hier eigenlijk wel op hoe lang het duurde voordat er genoeg zuurstof was voordat er meercellig leven kon ontstaan. Het is dus slechts 600 miljoen jaar geleden dat er genoeg zuurstof was voor dit soort leven.

  13. Aad Verbaast maart 26, 2010 om 10:35

    Duidelijk verhaal weer van je. Een illusie armer (oude theorie), maar gelukkig ook weer een illusie rijker (de nieuwe theorie). Fascinerend proces om er achter te komen hoe we zijn ontstaan. Nog veel onduidelijk blijkbaar. Nog heel wat te ontdekken!

  14. Pierra maart 26, 2010 om 11:06

    @Aad, het blijft een onderwerp van onderzoek gelukkig. Het was een mooi overzichtelijk artikel, vandaar.
    Gelukkig kun je met twitter redelijk op de hoogte blijven. Nog bedankt voor de tip!

  15. Martin Broek maart 26, 2010 om 13:36

    Pierra als er voldoende licht is om het mooi op de foto te krijgen.

  16. Terrence maart 26, 2010 om 16:42

    Bedankt voor de linkjes Pierra, ik lees niet zoveel over bepaalde chemische stoffen die aanwezig waren op de vroege Aarde, daar moet ik eens meer over gaan lezen. Aan dit soort stoffen is ook wel waarschijnlijk te zien welke groep organismen op welk moment leefden/ontstonden.
    Welke groep organismen er aan de basis stonden van het leven is idd speculatie, wel leuke natuurlijk, het geeft een richting in waar we moeten zoeken. Zelf ben ik van mening dat we de Archaea en de gram-positieve bacteriën kunnen afschrijven. Deze groepen zijn waarschijnlijker ontstaan uit de andere groepen. Helemaal uitsluiten kan natuurlijk niet. Maar mijn voorkeur gaat uit naar de gram-negatieve bacteriën. Die zijn denk ik wel vrij kort achter elkaar ontstaan (zo rond die 2.7 miljard grens). Veel stoffen die de meeste groepen nodig hebben waren er al. Zuurstof is dan de uitzondering, maar de meeste kunnen wel overweg met zwavel, weinig tot geen zuurstof en zonlicht. Verder zijn veel van dit soort organismen autotroof en dat is toch (lijkt mij) een vereiste.

  17. GusBolden maart 27, 2010 om 08:41

    Op de een of andere manier, maar dat is gebaseerd op botte boerenklompengevoel lijkt het me wel mogenlijk dat die bacterie overal zou kunnen overleven.
    Voedt zich met wat er voor handen is.
    Maar waar ik puzzeld over ben, is de voortplanting.
    Dat een en ander bijgesteld is van 4 naar 2.7 miljard jaar is…
    Ik kan me nauwelijks 100.000 jaar voorstellen.
    Sommige "sluimerende’ bacterien doen er misschien wel 1 miljoen jaar over om tot leven te komen.
    Die intelligentie ‘I’m biding my time’.
    Ik ga je blog nog een keer overlezen, tis nu te laat/vroeg om alles tot me te nemen.
    Ciao!

  18. Pierra maart 27, 2010 om 18:54

    @Martin, het wordt steeds lichter…
    @Terrence, ik zou ook wel wat meer willen weten van de samenstelling van de zee(bodem) van toen. Maar goed…
    Zwavelbacterien zijn bijzonder autotroof dus blijven het goede kandidaten.
    @Gus, het is moeilijk om van intelligentie te spreken bij het ontstaan van een bacterie ook al is het zo vernuftig allemaal. Er was wel zo’n 1.5 miljard jaar de tijd voor het ontstaan van dit leven, dus best lang.

  19. Vroems maart 29, 2010 om 08:38

    Zijstraat:
    In de zoektocht naar leven elders wordt algemeen, naar ik meen, als voorwaarde gehanteerd dat er water aanwezig moet zijn, en zuurstof en koolstof neem ik aan. En dan nog een geschikte energiebron.
    =Methylomirabilis oxyfera kan leven op planeten, en dus ook de Aarde, waar geen zuurstof aanwezig is.=
    Zou het kunnen dat er (hogere) levensvormen bestaan die zich helemaal niet baseren op de kringloop van koolstof en zuurstof en ook geen water nodig hebben als medium? Of/en bijvoorbeeld levensvormen die een heel andere energiebron gebruiken? Dat lees ik eigenlijk wel in het citaat.
    Ik bedoel hier de theoretische mogelijkheid.

  20. Vroems maart 29, 2010 om 08:49

    Ofwel. Is het in principe niet zo dat elk omkeerbaar proces waarbij energie vrijkomt de mogelijkheid van leven in zich bergt?

  21. Pierra maart 29, 2010 om 14:33

    @Vroems, zuurstof als molecuul (O2) is niet persè nodig voor leven. Ook op Mars verwacht men een principe van leven te kunnen vinden omdat er water en koolstof is (CO2). Zwavelbacterien kunnen leven zonder (het) zuurstof(moelcuul). Zuurstof als atoom is wel onontbeerlijk lijkt me.
    Het gaat er inderdaad om een energiebron te hebben. Misschien had je mijn eerdere blog al gelezen, maar de hydrothermale bronnen kunnen energie-gradienten voortbrengen waar theoretisch leven uit kan ontstaan zonder dat er zuurstof (O2) aanwezig is. http://www.vkblog.nl/bericht/301436/Chemiosmose%2C_de_basis_voor_leven

  22. Smokey maart 29, 2010 om 20:34

    @Pierra, Sorry, ik had me niet al te duidelijk uitgedrukt en ik moest er even over denken toen ik zojuist jouw antwoord las. Ik had eigenlijk moeten schrijven: Ik las zojuist deze link( met als toevoeging) van jou, hetgeen ik ook bedoelde. En de vraag n.a.v. deze link( van jou:) was: is dit een nieuwe mutatie of een nieuwe vondst van een bestaande soort bacterie.
    Mijn expliciet vraag was of een geïsoleerde bacterie ( dus een uit z`n oorspronkelijke biotoop gehaalde bacterie) hetzelfde zal functioneren in de geïsoleerde vorm. Zoals bloed dat gemarkeerd door contrastkleurstof een andere samenstelling heeft. In laatstgenoemd geval zou er verschil zijn maar dit is niet te bewijzen..
    Dit bedoelde ik maar nee, echt niet een snelle mutatie van enkele dagen.Trouwens, niet zo gek wat je daar oppert.
    Lijkt een voorwaarde dat er naast de aerobe anaerobe vormen van leven zijn. Misschien wel perfect in onderlinge balans. Er valt nog veel te ontraadselen.

  23. Pierra maart 29, 2010 om 23:19

    @Smokey, de bacterie is nu pas ontdekt, dus het kan inderdaad ook zo zijn dat hij er ‘vroeger’ nog niet was. Het is ook interessant dat hij tot nu toe alleen in zoet water ontdekt is, niet in het overvloedig aanwezige zoute water dus. Je zou verwachten dat een oud succesvol organisme zich in zeewater ontwikkelt.
    Als ze gezien hebben dat de bacterie in het lab dit wel heel bijzondere metabolisme kan manifesteren dan zal hij dat ook wel in de natuur doen, want een metabolisme als dit ontstaat niet zomaar na een paar generaties in het laboratorium.
    De contrastvloeistof begrijp ik niet goed, want die dient alleen maar om contrast te creeren d.w.z. om de bloedvaten van de omliggende zachte weefsels te kunnen onderscheiden en er een plaatje van te maken, om te zien waar er bijvoorbeeld verstoppingen zitten. Wat zou de negatieve werking van zo’n vloeistof daarop zijn?

  24. fravapa maart 31, 2010 om 15:38

    Broos is het beheer dat mensen voeren.
    Lippen alleen brengen zijn ongetelde levensperioden in beweging,
    buigzaam, onstabiel relief, leisteen.
    alles hekserijen.
    Verzamelaar van het lawaaiïg cyclisch rotten is hij,
    en al zijn mogelijkheden degraderen hem
    grfrp

  25. stefan mei 7, 2010 om 22:46

    bedankt voor het delen van deze nieuwe inzichten…

  26. Pierra mei 8, 2010 om 22:30

    @stefan, dank je voor je reactie.

  27. Pingback:De expansie van genfamilies « Op zoek naar de klepel

  28. Pingback:NOTES EVODISKU A « Tsjok's blog

  29. Pingback:Cambrische explosie | Tsjok's blog

  30. Pingback:Woordenlijst paleontologie | Tsjok's blog

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: