Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Tag archief: mosselen

Leven op de oceaanbodem

De planten die leven aan het oppervlak van de Aarde maken gebruik van de energie van het zonlicht voor het produceren van biomassa. De dieren eten de planten en halen daar hun energie uit. Op de oceaanbodem dringt geen straaltje licht door en zou je geen leven verwachten. Zo’n dertig jaar geleden werd er op 2 à 3 km diepte tot ieders verbazing leven ontdekt, zoals kokerwormen, kreeftachtigen en mosselen. Hoe konden deze dieren overleven? Men trof ze aan rond de zogenaamde hydrothermale bronnen en wat het ook was dat hen deed overleven, het moest iets te maken hebben met deze bronnen.

mossels bij de bron

mosselen bij de hydrothermale bron op de zeebodem

Veel van de dieren die er leven hebben geen mond en kunnen de chemicaliën die de bronnen uitstoten niet direct gebruiken. Maar inkorte tijd ontdekte men dat al deze dieren symbionten bij zich hadden: bacteriën die in staat zijn stoffen zoals waterstofsulfide (H2S) en methaan (CH4) te gebruiken voor hun metabolisme. Ze staan daarbij de productie van suikers af aan hun gastheer. Deze symbionten waren al langer bekend en leven ook als zelfstandige bacteriën. De bronnen produceren veel van deze gassen. Recent onderzoek laat nu zien dat er een derde symbiose mogelijk is waarbij waterstof (H2) als bron van elektronen voor het metabolisme dient.

De onderzoekers bestudeerden de mossel Bathymodiolus puteoserpentis en toonden aan dat in de kieuwen van deze mossel symbionten leefden. Sommige symbionten zijn in staat CH4 te gebruiken, terwijl andere zowel H2S als H2 gebruiken. Ze konden ook aantonen dat de symbionten het gen hupL bevatten. Dit gen codeert voor de hydrogenase die de reactie H2 → 2H+ en 2e- katalyseert. Ze verwachten dat deze symbiont ook bij veel andere diepzeedieren actief is.

Geopende mossel
De mossel Bathymodiolus puteoserpentis en zijn symbionten. Er is een doorsnede van een mossel te zien met op de kieuwen twee soorten bacteriën. De ene soort gebruikt CH4 + O2 en stoot CO2 uit. De andere soort gebruikt twee gassen: H2 + O2 waarbij water (H2O) vrijkomt en H2S + O2 waarbij SO4– (sulfaat) vrijkomt. Dit is een handgemaakte kopie naar een plaatje in Nature dat ik niet durf te plaatsen vanwege copyright.

Opmerkelijk zijn de technieken van de onderzoekers. Met op afstand bediende onderwaterschepen konden ze de consumptie van H2 door de mosselbedden meten en daarna enkele dieren omhoog halen. Het lukte ze vervolgens op de boot het metabolisme van de dieren te meten. Eenmaal terug in het lab toonden ze de aanwezigheid van het gen voor de hydrogenase aan. De studie laat zien dat het steeds makkelijker wordt de dieren in hun eigen habitat in plaats van in een kunstmatige omgeving als het laboratorium te bestuderen.

Tot slot dit prachige filmpje met David Attenborough met dank aan @Aad Verbaast over de hydrothermale bronnen en het leven dat daar te vinden is.

Uit Nature: article, news & views

Advertenties

Een oude bijwerking

Na het eten van mosselen kan men behoorlijk ziek worden. Dat kan komen door Paralytic shellfish poisoning of PSP en wordt veroorzaakt door saxitoxine. De eerste symptomen zijn tintelingen in mond, spierpijn, draaierigheid, diarree, maar er kunnen ook verlammingsverschijnselen optreden en men kan er zelfs aan doodgaan. Saxitoxine is een van de gifstige natuurlijke toxines en kan als chemisch wapen ingezet worden. Er bestaat geen tegengif.

 

natrium kanaal
van internet: natrium kanalen in de zenuwcel

Saxitoxine blokkeert de natrium kanalen van de neuronen. Deze kanalen creëren normaal gesproken het actiepotentiaal waarmee de neuronen hun signalen doorgeven. Alle organismen met een zenuwstelsel kunnen dus door deze toxine verlamd raken.

 

Saxitoxine wordt niet geproduceerd door de mosselen zelf maar door cyanobacteriën (blauwalgen) en sommige dinoflagellaten. De toxine wordt niet afgescheiden maar hoopt zich op in de cel van deze organismen. Filterende dieren zoals mosselen en krill kunnen veel saxitoxine bevatten. Van daaruit verspreidt de toxine zich door de voedselketen en kan vervolgens ook vissen, walvissen, vogels en mensen vergiftigen.

 

De biochemische weg voor de aanmaak van saxitoxine is zeer gecompliceerd en niet alle cyanobacteriën kunnen deze toxine maken. Er zijn veel zeer gespecialiseerde enzymen nodig om deze toxine te maken. Waarom maken de bacteriën een toxine aan die zoveel investeringen vraagt? Sommigen suggereren dat de toxine een manier is om de osmose van de cel of om de celcyclus te regelen. Een onderzoek naar de oorsprong van de genen die verantwoordelijk zijn voor de aanmaak van saxitoxine wijst uit dat het gaat om een cluster van genen waarvan de volgorde uitwijst dat de soort Nostocales, een groep cyanobacteriën, de gemeenschappelijke voorouder geweest moet zijn. Deze gemeenschappelijke voorouder leefde zo’n 2,1 miljard jaar geleden. Toen leefden er nog helemaal geen meercellige organismen, laat staan dieren met zenuwstelsels. Natriumkanalen bestonden nog helemaal niet! Bacteriën maken immers gebruik van kaliumkanalen.

 

Als chemisch defensief middel het hoofddoel was van de productie van saxitoxine,

mosselen
van internet: mosselen

waarom zouden de bacteriën deze toxine evolueren wanneer de organismen die gevoelig zijn voor de toxine pas miljoenen jaren later evolueerden? Natriumkanalen evolueerden uit kaliumkanalen. Zou het kunnen dat het oorspronkelijke doel van saxitoxine ooit de kaliumkanalen van (andere) bacteriën geweest zijn?

 

Voorlopig lijkt het erop dat saxitoxine een nut heeft voor de bacteriecel zelf en dat het giftige effect een bijwerking is. We zijn gewend te denken dat als iets ons ziek maakt dit veroorzaakt wordt door een organisme dat ons ziek wil maken. De productie van saxitoxine door de cyanobacteriën die al miljarden jaren voortduurt laat zien dat wij hier helemaal geen rol in hebben en dat de cyanobacteriën al miljarden jaren niets van ons aantrekken. Iets om aan te denken de volgende keer dat u mosselen eet.

 

Grotendeels een vertaling en samenvatting van: Researchblog: Cyanobacterial neurotoxin evolved billions of years ago van Lucas Brouwers.

 

 


Footnotes to Plato

because all (Western) philosophy consists of a series of footnotes to Plato

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

An archived blog about science & philosophy, by Massimo Pigliucci

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

%d bloggers liken dit: