Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Levende elektrische bedrading

Er is wederom nieuws over een onderwerp waar ik al eerder over blogde. Het betrof de studie van micro-organismen in de zeebodem, een studie uit 2010. Hierin lieten de onderzoekers zien dat er in een laag modder van de zeebodem een elektrische stroom gegenereerd werd door de aanwezigheid van bacteriën en hun metabolisme. Het ging daarin om zwavelbacteriën die waterstofsulfide metaboliseren.

Uit Nature

De figuur laat zien dat er in de zeebodem een bovengelegen zone is die normaal zuurstof bevat. De onderste laag daarentegen bevat geen zuurstof. Nu is zuurstof een erg sterke elektronenacceptor die nodig is om de elektronen te accepteren die vrij komen gedurende het metabolisme van een cel. De bacteriën in de onderste laag missen zuurstof en dus een elektronenacceptor. Ondanks dit gemis waren de bacteriën in de onderste laag toch in staat elektronen kwijt te raken. Men hypotiseerde twee jaar geleden al dat deze bacteriën in staat waren nanodraden te creëren waarlangs zich het elektronentransport voltrok. Het was slechts nog een kwestie van zoeken of men deze in de modder terug kon vinden leek het.

De studie die gisteren door dezelfde groep gepubliceerd werd laat daarentegen zien dat het de bacteriën zelf zijn die draden vormen door als een meercellig organisme aan elkaar te kleven. De auteurs vermoeden dat de elektronenstroom zich langs deze bacteriedraden verplaatst en zodoende alle bacteriën die deel uitmaken van dit collectief in staat stelt hun metabolisme te voltooien, dat wil zeggen waterstofsulfide te metaboliseren.

De verschillende gegevens bij elkaar laten zien dat het gaat om draden van één of enkele centimeters lang terwijl deze bacteriën ongeveer één micrometer lang zijn. Het gaat om draden van miljoenen bacteriën en de auteurs spreken van meercellige organismen. Ze zouden zelfs lijken op onze elektriciteitsdraden, lang en dun met geleidend materiaal binnenin en isolerend materiaal aan de buitenkant. Nielsen, de leider van dit onderzoek denkt dat het zou kunnen gaan om één individu dat dus uit meerdere cellen bestaat.

Uit Nature

De bacteriën maken deel uit van een familie van Desulfobulbaceae maar hun genen verschillen zo veel van de andere leden van deze familie dat ze misschien wel een eigen plaats verdienen. Onder de elektronenmicroscoop zien de onderzoekers een 15 tot 17 richels aan het oppervlak van de bacteriën. In een transversale coupe zien zij eruit als tandwielen. De opeenvolgende cellen zijn omgeven door een continu en gemeenschappelijk membraan. Nielsen vermoedt dat het transport van elektronen zich in de richels voltrekt en dat het omhullende membraan als isolatiemateriaal fungeert.

Het transport van elektronen is kenmerkend voor het leven. Eigenlijk bezitten alle cellen de mogelijkheid op nanoniveau elektrische stroom te genereren. Eencellige organismen produceren stroom wanneer zij metaboliseren en elektronen transporteren langs de elektrontransportketen in het celmembraan die deel uitmaakt van het ademhalingsmechanisme ofwel de verbranding van voedsel van de cel. Maar wat deze bacteriën laten zien is uniek. Het belangrijkste dat de onderzoekers nu te doen staat is aan te tonen dat de stroom inderdaad door deze bacteriën gaat.

Uit: Nature Article, News and Views en Ed Yong

Zie ook het voorgaande blog over dit onderwerp.

 

8 Reacties op “Levende elektrische bedrading

  1. Selma oktober 25, 2012 om 21:06

    Geweldig nieuws, wat me erg verbaasde.
    Fijn dat jij het zo uitlegt, dat ontbreekt in de kranten.

  2. Marleen oktober 26, 2012 om 09:23

    Selma, Dank je. Dit nieuws zal vast in een Deense krant staan, net als twee jaar geleden. En wie weet wordt er nog over geschreven in de weekend-edities van de Nederlandse kranten.

    • Rob vd Vlugt oktober 26, 2012 om 14:11

      En jawel, de NRC komt met een artikel(tje) door Bruno van Wayenburg. Hij heeft uit het Nature-artikel opgemaakt, zo lijkt het, dat het om drie verschillende bacterieën gaat waarvan de verbindingsbacterie tot nu toe onbekend was.
      Al met al is er natuurlijk sprake van een zeer bijzondere samenwerking.

  3. Marleen oktober 26, 2012 om 14:25

    Rob,

    Leuk om te horen dat ook de NRC wat ziet in dit onderzoek. Mijn interesse (natuurijk niet alléén die van mij) gaat al langer uit naar alles dat met de zeebodem te maken heeft. En dan vooral met de hydrothermal vents en hoe het leven daar een start gemaakt zou kunnen hebben. Het is al langer de vraag waar de energie vandaan komt voor de vorming van de eerste macromoleculen. Komt die soms voort uit het elektronengradient dat er in de wand van de schoorsteen zou bestaan ? In dat opzicht is natuurlijk ook deze studie die met elektronengradienten te maken heeft interessant.
    Misshien moet ik dat nature artikel beter lezen want dat gedeelte van de drie bacterien is me ontgaan.

  4. nand braam oktober 27, 2012 om 22:08

    @ Marleen

    Is het bekend of dit verschijnsel (draden voor geleiding) ook voorkomt bij denitrificerende bacteriën in de zuurstofloze laag van de zeebodem? Zie het laatste gedeelte van deze verwijzing:

    http://staff.science.uva.nl/~dcslob/lesbrieven/LutzLohse/Bovenbouwtekst.html

    Het zou me helemaal niet verbazen als het genoemde verschijnsel zich ook kan voordoen bij denitrificerende bacteriën in de diepere, zuurstofloze lagen van de zeebodem. Wat denk jij?

    • Marleen oktober 29, 2012 om 15:37

      Nand, een interessante vraag.
      Ik heb de tekst en figuren bekeken en je zou zeggen dat er hier ook sprake is van een transport van electronen langs de weg van ammonium via nitraat naar stikstof.
      De denitrificatie houdt in dat er elektronen en protonen worden toegevoegd aan het nitraat: 2 NO3- + 10e- + 2 H+ + 10 {H} → N2 + 6 H2O.
      In deze reacties is er hoe dan ook geen sprake van zuurstof in de vorm van molecuul als elektronenacceptor. Het zijn de zuurstofatomen van het nitraat die zuurstof leveren. Het is dus niet van belang dat er elektronentransport plaatsvindt van de onderste naar de bovenste laag en er zal zich dan ook geen elektrische bedrading vormen.

  5. Pingback:Stilstaande evolutie, de nulhypothese | Op zoek naar de klepel

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: