Oerbacteriën in de hoofdrol

Er bleek een sterk verband te zijn tussen de aantallen oerbacteriën in zeewater en de snelheid van omzetting van stikstofverbindingen in nitriet. Deze opmerkelijke resultaten zijn maandag gepubliceerd in het prestigieuze Amerikaanse tijdschrift 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS).

Het onderzoek werd uitgevoerd onder leiding van NIOZ-medewerkers Jaap Sinninghe Damsté en Stefan Schouten samen met collega's van het Nederlands Instituut voor Ecologisch Onderzoek (NIOO-KNAW) in Yerseke en de Radboud Universiteit in Nijmegen.

Oerbacteriën of Archaea behoren tot de vroegste levensvormen op aarde. Ze bestaan al ongeveer 3,4 miljard jaar. Bacteriën bestaan uit een eenvoudige cel, zonder celkern en twee celmembranen. Kenmerkend voor de oerbacteriën is, dat het buitenste membraan nog niet uit bepaalde suikerverbindingen bestaat, zoals bij latere bacteriën wel het geval is. Een tak van de oerbacteriën, de Crenarchaeota, vormt de grootste groep eencellige organismen in zeeën en oceanen.

Onlangs slaagde een groep onderzoekers van de Universiteit van Washington er voor de eerste keer in om een Crenarchaeota-groep uit een zeeaquarium te isoleren in het laboratorium. Deze groep bleek in staat om de stikstofverbinding ammonium in nitriet om te zetten onder zuurstofrijke omstandigheden (nitrificatie). Dit wees er voor de eerste keer op dat oerbacteriën een rol kunnen spelen in het zeedeel van de wereldwijde stikstofcyclus. De Nederlandse groep heeft dit Amerikaanse onderzoek eerst bevestigd en daarna uitgebreid naar de zee zelf.

Door het bestuderen van Crenarchaeota in Noordzeewater uit het Marsdiep vonden de onderzoekers dat het aantal eencelligen in hoge mate correleerde met de snelheid van de nitrificatie. Dit verband was niet aantoonbaar voor 'gewone' bacteriën. Ook waren de dichtheden van het gen dat verantwoordelijk is voor het eerste deel van het nitrificatie proces, het amoA-gen, van oerbacteriën 10-100 keer hoger dan die van het bacteriële amoA-gen. Dit bleek niet alleen in het Noordzeewater zo te zijn maar ook in water uit de bovenste 1000 meter van de Noordoostelijke Atlantische Oceaan. Daarom is het waarschijnlijk dat ook in andere kustzeeën en oceanen de oerbacteriën een veel belangrijkere rol in de mondiale stikstofcyclus spelen

De bevindingen van de onderzoekers zijn in tegenspraak met de huidige leerboeken, die stellen dat bacteriën de belangrijkste nitrificeerders van de zee zijn. Deze zullen dus in de toekomst moeten worden aangepast.