extremofielen


 

°

EXTREMOFIELEN  INLEIDEND (Van: >Tjeerdo 6/02/2005)

°

Een extremofiel is een organisme, meestal eencellig, wat voorkomt in extreme omgevingscondities. ( het wordt soms ook wel eens gelinkt aan “sensationeel” maar misplaatst antropocentrisme en science fiction- achtige fantasmen ) Voor het organisme is deze omgeving normaal. Niet-extremofielen worden mesofielen genoemd De meeste extremofielen zijn lid van de familie van de archea. Soms zorgt dit voor enige verwarring. Want er zijn mesofiele archea en er zijn extremofiele bacterien en eukarya. Niet alle extremofielen zijn eencellig. Krill, Metazoa en Grylloblattodea (insecten) zijn bijvoorbeeld meercellig

°

Soorten extremofielen

Er zijn verschillende soorten extremofielen, waarvan de naamgeving is gekoppeld aan de omstandigheden waarin zei verkeren. Vaak vallen ze onder verschillende categorien. Er zijn soorten die voorkomen op plaatsen met hoge temperaturen en grote hydrostatische druk. Dit zijn de thermofielen en barofielen

°

  • Alkalifielen: Groeien optimaal bij een pH van 9 of hoger.
  • Barofielen: Leven in ecosystemen waar een hoge hydrostatische druk heerst (diepzee
  • Endolieten: Een organisme wat in gesteenten leeft.
  • Hypolieten: Leeft in rotsen op koude onherbergzame plaatsen
  • Acidofielen: Het pH-optimum is drie of lager..
  • Halofielen: Komt voor in hypertone zoutcondities
  • Thermofielen of Hyperthermofielen: functioneert naar wens bij een temperatuur boven de 80 graden Celsius. (vulkanen, warmwaterbronnen of in een boiler!). Voorbeelden: Methanobacterium thermoautotrophicum, bacilles globisporu

°

Thermofiele bacteriën  //Thermofiele bacteriën staan sterk in de belangstelling van wetenschappers. Dit is niet alleen vanwege de biotechnologische potentie maar ook vanwege hun evolutionaire oorsprong. Je kunt thermofiele bacteriën dicht bij huis vinden, bijvoorbeeld in een goed werkende composthoop en in heetwater leidingen, maar ook rond vulkanen op de bodem van de diepzee en in heetwater bronnen. Een voorbeeld is Yellowstone Park in de staat Wyoming in Amerika http://www.milieumicrobiologie.nl/milieumicrobiologie/homepage/

°

  • Oligotrofen: Groeit optimaal op voedselarme plaatsen..
  • Psychrofielen: Dit organisme groeit het beste bij 15 graden of lager (flavobacterium)
  • Toxitoleranten:Kan tegen hoge concentraties giftige stoffen en/of stralingen .Bijvoorbeeld in het reactorvat.of in omgevingen die sterk vervuild zijn met benzeen

°

zie ook  °Deinococcus Radiodurans ° https://tsjok45.wordpress.com/2012/09/04/deinococcus-radiocurans/ Bijvoorbeeld

°

  • Xerotoleranten: Sommige extreme halofielen en endolieten kunnen even in omstandigheden waar bijna geen water is

°

Enkele Links

http://www.sixwise.com/newsletters/07/01/17/how-extremophiles-in-toxic-waste-sites-may-hold-the-cure-to-cancer.htm http://www.livescience.com/animals/050207_extremophiles.html http://abcnews.go.com/Health/story?id=2549969&page=1 http://www.space.com/searchforlife/seti_extremophiles_050804.html http://www.sixwise.com/newsletters/06/05/31/finding_cures_under_the_sea_the_search_for_new_medicines_in_our_oceans.htm http://www.sixwise.com/newsletters/06/10/05/the_8_most_unusual_sources_of_potential_cancer_cures.htm

°

Thermofielen
°
_
Waarom groeien deze m.o. bij extreme temperaturen en bestaat er een ongelijke temperatuurslimiet voor prokaryoten en eukaryoten.?
°
(Een korte eenvoudige verklaring om dit probleem uit te leggen.)
°
De adaptatie van thermofielen aan hoge temperaturen, berust op mutationele veranderingen in de structuur van hun DNA, met als gevolg verandering van hun proteinen.
°
Bij lage temperaturen spelen de lipiden een grote rol.
De aanwezigheid van de hoeveelheid onverzadigde vetzuren in de lipiden stijgt.
De verzadiging van de vetzuren zegt iets over de temperatuursgevoeligheid. Psychrofielen hebben meer onverzadigde vetzuren in hun membranen.
°
Mesofielen en thermofielen hebben meer verzadigde vetzuren.
Onverzadigde vetzuren geven de psychrofielen een goed functionerend transportsysteem.
Daarentegen geven verzadigde vetzuren een stabielere membraan met sterkere hydrofobe eigenschappen.
°
Om te groeien in extreme temperaturen is een stabiele, goed functionerende celmembraan nodig (opname nutrienten, protonengradient!!).
Een membraan moet een zekere vloeibaarheid hebben wat met onverzadigde vetten beter tot zijn recht komt.
°
De maximum temperatuur voor eukaryoten is lager dan voor prokaryoten.
Dit heeft te maken met de thermolabiliteit van de organelle membranen (nucleus, mitochondrien etc).
°
** Naast hoge temperaturen zijn er m.o. die zich kunnen handhaven in een omgeving met een lage wateractiviteit.
°
En eigenlijk draait dit verhaal om compatibele stoffen.
Hierdoor ontstaat een osmotische tolerantie.
Deze tolerantie laat zich het best uitleggen als het vermogen van het m.o. om in een medium te kunnen leven met veranderende concentraties.
°
Dit bereiken ze door de concentratie in het cytoplasma hoger te houden dan dat van het omringende medium.
Dit doet water de cel binnendringen door diffussie en doet de osmotische druk in de cel stijgen.
De meeste m.o. kunnen een flinke druk verduren door hun stijve celwand.
Als de osmotische druk in de cel beneden de omgevingsdruk komt, dan stroomt het water de cel uit.
Bij gram-positieve bacterien heet dit plasmolyse.
°
Een lage wateractiviteit kom je tegen in een omgeving met een hoge zoutconcentratie (Halofielen) of een hoog percentage opgeloste stoffen (bv. suiker) (osmofielen) en xerofielen hebben graag een omgeving met een lage vochtigheid.
°
Om te overleven zijn er verschillende mogelijkheden:
°
—>het pompen van ionen uit de omgeving van de cel
—>het produceren van een organische oplossing in de cel*
°
* Halobacterium
°
halobium pompen kalium ionen in de cel dit verhoogt de osmolariteit.
°
Polyalcoholen (sorbitol, ribitol). Sommige gisten kunnen door de produktie hiervan hoge sucrose/zoutconcentraties overleven.
°
Op grond van hun zouttolerantie kunnen bacterien in vier groepen worden onderverdeeld.
°
Niet halofielen (0.0-0.4% Nacl/ 100 ml) – bv. E-coli
Marine vormen (0.2-5)- Pseudomonas marina
Moderate halofielen (0.0 – 20) – pediococcus halophilus
Extreme halofielen (5-36) – Halococcus morrhua
°
Van de hoge osmolariteit gaan we naar de pH.
Dit is te definieren als de negatieve logaritme van de protonenconcentratie in een oplossing.
°
Als we hier naar kijken komen we de acidofiele en alkalofiele m.o. tegen. Binnen deze groepen kunnen obligaten en facultatieven vertegenwoordigd zijn.
°
Boven de 9 (Ph) zijn de alkalofielen. Een voorbeeld hiervan zijn de cyanobacterien (spirulina) die voorkomen in sodameren in Afrika.
°
Beneden de 2 worden ze acidofielen genoemd. Binnen deze groep komen we algen, fungi en bacterien tegen. Van de laatste groep noem ik de Thiobacillus thiooxidans.
°
De meeste fungi en gisten zijn facultatieve acidofielen. Sommige algen zijn obligate acidofielen, die alleen groeien bij een lage pH.
°
De Thiobacillus staat bekend als obligaat acidofiel. (Mijndrainage!!)
Sulpholobus en Thermoplasma zijn ook thermofiel.
°
Voor deze soorten is een neutraal pH toxisch!!!
Hoge concentraties H-ionen zijn nodig om de membraanstructuur te handhaven..
°
Nog een korte toelichting op enkele begrippen.
°
-Obligaat betekent dat het nodig is; het m.o. kan er niet zonder.
-Facultatief kan men omschrijven als niet nodig, echter soms groeien ze beter met dan zonder.
°
Enkele voorbeelden Prokaryoten —> Een bacterie is ontdekt, die bij een omgevingstemperatuur van 169 graden C. kan overleven.
°
—> prokaryoten zijn aangetroffen in gesteenten op 3,5 kilometer diepte. Hier produceren ze hun eigen organisch materiaal uit koolstofdioxide en water.Ze komen ook voor op 4 kilometer diepte in de oceaan, bij zeer lage temperaturen in ijs, bij hoge zoutconcentraties, en in zeer zuur of zeer basisch water.
°
°
Icelandic Glacial lake hides bacteria The Icelandic environment could even surpass Lake Vostok as a model for extra-terrestrial habitats Scientists have discovered a community of bacteria living in the lake beneath an Icelandic glacier.
°
°    On the ice: the Icelandic Grímsvötn volcano rises above the glacier that covers its caldera22-08-2003 Frosty bacteria are thriving in lake, trapped between fire and icehttp://www.nature.com/news/2004/040713/full/news040712-6.html

°

VOSTOK MEER

°

15 miljoen jaar afgesloten van de rest van de biosfeer … Het oppompen van het zuiverste water ter wereld, uit een ondergronds meer op Antarctica, zou een explosie kunnen veroorzaken die te vergelijken is met de ontploffing die zich voordoet bij het openen van een blikje cola, maar dan op zeer grote schaal.

°

Wetenschappers hebben hiervoor gewaarschuwd. Het Vostok-meer op Antarctica bevindt zich al meer dan 15 miljoen jaar onder een ijslaag van vier kilometer dik. Daar is het beschermd tegen licht en lucht. Het meer bevindt zich op 1.300 kilometer van de zuidpool en is 14.000 vierkante kilometer groot. Daarmee is het één van de grootste meren ter wereld en wekt het de interesse op van veel wetenschappers.

°

Ondanks de tegenstand van ecologisten, die vrezen dat een boring in het meer zijn vernietiging kan betekenen, willen Russische wetenschappers een gat in het ijs maken tot aan het Vostok-meer. Amerikaanse wetenschappers zijn eveneens geïnteresseerd in een dergelijke boring. Ze willen weten of er enige vorm van leven kan bestaan onder zulke omstandigheden.

°

Op die manier willen ze de theoriëen toetsen die zeggen dat er levende organismen bestaan in andere extreme omgevingen, meer bepaald op andere planeten.

°

Deze projecten dreigen nu echter tegengewerkt te worden door een artikel dat verscheen in het laatste nummer van het tijdschrift van het in de VS gebaseerde Centrum voor Geofysisch Onderzoek. In het artikel wijst Chris McKay, onderzoeker bij de Nasa, erop dat men voorzichtig moet zijn bij het doorboren van het ijs boven het Vostok-meer. Volgens hem zal het gas, dat fel geconcentreerd is in het meer, ontploffen als het water aan de oppervlakte gebracht wordt.

°

“De concentratie van 2,5 liter nitrogeen en zuurstof per kilo water, is bijna dezelfde als die in een gesloten blikje Coca-Cola”, zegt McKay. “Onze studies geven aan dat de Amerikaanse en de Russische wetenschappers, die het meer gaan bestuderen, zeer voorzichtig zullen moeten zijn als ze in de ijslaag gaan boren. De gasconcentraties zouden het water van het meer immers zeer instabiel en zelfs gevaarlijk kunnen maken”, aldus de wetenschapper.

°

Hij verduidelijkte dat de huidige onderzoeken hebben aangetoond dat de zuurstofconcentraties in het meer 50 keer zo groot zijn als de concentraties die men in een normaal meer aantreft.

°

Volgens die onderzoeken hebben de organismen die in het Vostok-meer leven zonder enige twijfel een specifieke manier ontwikkeld om zich aan te passen aan de extreme omstandigheden. Een sterke concentratie aan beschermende enzymen staat hen toe te overleven in een zuurstofrijke omgeving.

°

De Sovjets hebben hun eerste basis op Antarctica in 1957 opgezet, maar pas in 1994 hebben ze ontdekt dat het meer zo groot is als het Ontariomeer en vier keer zo diep. Daarna hebben ze in het ijs geboord tot op 3.623 meter diepte, tot op enkele honderden meters van het water. Die ijsholte is nadien gevuld met freon en kerosine, om te vermijden dat ze zou smelten

°
1999
_______________________________________________________________________________________________________
2005 :
°
Microscopic images of bacteria found in melt samples taken from ice thought to be refrozen from the waters of Lake Vostok
Credit: David M. Karl et al, University of Hawaii
Microscopic images of bacteriaMicroscopic images of bacteria

Microscopic images of bacteria

°

Hydogenophillus Thermoluteolus

°
°

°

LAKE VOSTOK vostok°

http://www.newscientist.com/article/dn21438-we-have-breached-lake-vostok-confirms-russian-team.html http://www.kijk.nl/nieuws/russen-dringen-door-tot-lake-vostok/ 8 februari 2012

°

De Russen zijn erin geslaagd om 3768 meter door het ijs te boren en het Vostokmeer te bereiken. Het water is al miljoenen jaren totaal van de buitenwereld afgesloten. Het 250 kilometer lange en 50 kilometer brede Vostokmeer is te vinden onder Antarctica en werd in 1996 ontdekt door een team van Russische en Britse wetenschappers. Het is het grootste van de 140 meren die zich daar onder het ijs bevinden. De gemiddelde temperatuur van het water is ongeveer – 3 graden Celsius, maar het water blijft vloeibaar door de enorme druk van het bovenliggende ijs. Het bijzondere aan het Vostokmeer is dat het water al ergens tussen de 15 en de 25 miljoen jaar onder de ijskap gevangen zit. Doordat het meer zolang van de buitenwereld is afgesloten, zouden er levensvormen kunnen voorkomen die zich hebben aangepast aan de enorme druk, de minimale hoeveelheid voedingsstoffen en de hoge concentratie zuurstof (vijftig keer hoger dan in een normaal meer). Dat is ook de reden waarom de NASA erg geïnteresseerd is in het Russische onderzoek, want wat dat betreft lijkt het wel een beetje op de omstandigheden op Jupiters maan Europa en op Enceladus, een maan van Saturnus. Als er leven in het Vostokmeer voorkomt, maakt dat de kans op buitenaards leven weer een stukje groter In 1998, toen de boorkop het meer al tot 91 meter was genaderd, werd het boren gestopt omdat men het water niet wilde ‘besmetten’ met organismen vanaf het aardoppervlak en met de tonnen freon en kerosine die worden gebruikt om te voorkomen dat het boorgat dichtvriest. In 2005 kon het boren eindelijk worden hervat en voor de laatste meters is een speciale thermische boorkop gebruikt. Als alles volgens plan is verlopen, werd die, op het moment dat hij het water bereikte, door de hoge druk omhooggeperst of omhooggehaald. Het water dat in de boorkolom terechtkomt, bevriest meteen en dat kan vervolgens voor het onderzoek worden gebruikt. De Russen waren overigens van plan om het meer in de loop van dit jaar (of volgende jaren) ook met onderwaterrobots te onderzoeken. LIFE http://www.mendeley.com/research/hydrogenophilus-thermoluteolus-gen-nov-sp-nov-thermophilic-facultatively-chemolithoautotrophic-hydrogenoxidizing-bacterium/ http://www.scientias.nl/boren-naar-leven-op-antarctica/54201

°

LAKE ELLSWORTH

°

Britten hopen het oppervlak van dit kleinere subglaciaal antarctisch zoetwatermeer aan te boren eind 2012 . De missie van de Russen en de Britten zijn niet met elkaar te vergelijken, zo benadrukt Siegert. “Ons experiment is heel anders dan dat van de Russen. Wij verzamelen directe metingen en monsters uit de diepte . De Russen verzamelen monsters door water van het oppervlak van het meer te laten bevriezen “ UPDATES  ;  *Na meer dan twintig jaar in ijs geboord te hebben en eindelijk het Vostokmeer bereikt te hebben, moeten de Russen vaststellen dat ze er (vooralsnog) geen leven kunnen vinden. *Lake Elsworth ;http://www.ellsworthlive.org.uk/        EllsworthLIVE

°

Britten stoppen per direct met boren op

Antarctica

 28 december 2012   3
°

boren

°

Op Kerstavond hebben Britse wetenschappers besloten te stoppen met boren en hun pogingen om zo een subglaciaal meer op Antarctica te bereikten, te staken. En daarmee komt er – in ieder geval voor dit seizoen – een einde aan een fantastische missie.

°De Britten probeerden met behulp van een grote boor zo’n 3000 meter ijs te doorboren en zo het meer Ellsworth te bereiken. Vervolgens wilden de Britten watermonsters van dit meer verzamelen. De verwachtingen waren hooggespannen. Het meer is wellicht al honderdduizenden jaren met een dikke laag ijs bedekt en dus al die jaren afgesloten geweest van de buitenwereld. Het is een soort tijdcapsule geworden, waarvan onderzoekers heel veel kunnen leren en waarin ze ook leven hoopten aan te treffen. “Zestien jaar geleden ontstond het vermoeden dat diepe subglaciale wateren prima leefgebieden zijn en belangrijke gegevens bevatten omtrent de historie van het ijs en het klimaat,” stelt onderzoeker Martin Siegert. “Voor nu blijven deze hypotheses ongetoetst.” Waar ging het mis? En dat is toch teleurstellend: de onderzoekers hadden gehoopt met een week of acht toch alle gegevens verzameld te hebben en met een schat aan informatie naar Groot-Brittannië terug te keren. Waar ging het mis?

Ander probleem

Vorige week ontstonden al enkele problemen en werd het boren stilgelegd, omdat één van de cruciale componenten van de boor kapot ging. Een nieuw onderdeel kwam eind vorige week aan en werd afgelopen weekend in de boor geplaatst.

Gaten boren De onderzoekers boorden een gat dat zo’n 300 meter diep was en lieten dat twaalf uren open. Vervolgens werd op twee meter afstand van dat gat nog een gat geboord met een diepte van 300 meter. Die twee gaten zouden met elkaar verbonden moeten worden. Daarna kon één van de gaten gebruikt worden om te boren, terwijl het andere gebruikt werd om water naar het oppervlak te pompen. Maar door onbekende redenen lukte het de onderzoekers niet om de twee gaten met elkaar in contact te brengen. Twintig uur werkten ze aan het probleem, maar zonder resultaat. Tijdens hun pogingen werd zoveel energie verbruikt, dat eigenlijk de hele missie op losse schroeven kwam te staan. Uiteindelijk had het onderzoeksteam dan ook maar één optie: de hele missie voor dit seizoen afblazen. Frustrerend “Dit is natuurlijk heel frustrerend voor ons,” stelt Siegert. “Maar we hebben dit jaar veel geleerd.” Hij hoopt dat het onderzoeksteam later naar Antarctica kan terugkeren om opnieuw te gaan boren en de geheimen van Ellsworth bloot te leggen. Waarschijnlijk zal het minimaal een jaar duren voor het weer zover is: de Britten benutten de zomer op Antarctica om te boren en deze loopt zo tegen april ten einde. Voor die tijd zullen de Britten weinig meer kunnen uithalen, dus zullen ze in ieder geval tot de volgende zomer moeten wachten. Meer weten over de Britse missie, de werkwijze en de motieven om de kou op Antarctica te trotseren? Lees ons interview met expeditieleider Martin Siegert!

Amerikanen boren kilometer diep in meer onder Antarctica

28/01/13 – 14u08 Bron: BBC

°

Een Amerikaanse poging om diep in Lake Whillans te boren, is geslaagd. Het meer ligt bijna een kilometer onder het ijs van Antarctica begraven.

Wetenschappers merkten gisteren dat sensoren een drukverschil aanduidden, wat erop wijst dat ze contact gemaakt hebben met het meer. Een camera heeft de doorbraak bevestigd. Het onderzoek is één van verschillende projecten om de meren onder Antarctica te bestuderen. In december moest een Brits team de boring naar Lake Ellsworth afbreken door technische problemen.Lake Whillans ligt in het westen van Antarctica. Nu er een gat gemaakt is, zullen toestellen naar beneden worden gestuurd om de eigenschappen en omgeving van het meer te onderzoeken. Ze zullen monsters verzamelen die in laboratoria op de zuidpool en in universiteiten zullen worden onderzocht. In totaal zijn al zo’n 300 meren onder Antarctica ontdekt. Ze blijven vloeibaar dankzij geothermische hitte en druk. Sommige meren zijn met elkaar verbonden, maar anderen zijn volledig geïsoleerd. Daardoor kan het water ergens al duizend jaar oud zijn en onbekende micro-organismen bevatten.Dit soort onderzoek is niet enkel op onze planeet interessant – wetenschappers proberen meer te weten te komen over de ijslaag in een opwarmende wereld – Jupiter en Saturnus hebben allebei een maan die een dikke ijsmassa bevat. Mogelijk kunnen wetenschappers daar op zoek gaan naar buitenaardse micro-organismen.

 

Mogelijk voor het eerst leven ontdekt onder Antarctisch ijs

 08 februari 2013  

antarctica

°

Amerikaanse onderzoekers hebben in een meertje dat al vele jaren door een 800 meter dik pak ijs van de buitenwereld is afgesloten, mogelijk levende microben gevonden. En dat is een primeur. De onderzoekers bestudeerden het subglaciale meer Whillans. Ze boorden door een 800 meter dik pak ijs heen en haalden enkele watermonsters boven. Dat was al een hele prestatie: nog nooit waren onderzoekers erin geslaagd om schone monsters uit een subglaciaal meer op Antarctica te halen.

°°Het gebied waar de onderzoekers aan de slag gingen. Afbeelding: WISSARD.org.

°

Het gebied waar de onderzoekers aan de slag gingen. Afbeelding: WISSARD.org. Leven De monsters zijn de afgelopen dagen geanalyseerd en nu melden de onderzoekers dat ze er leven in hebben aangetroffen. In de monsters vonden de onderzoekers namelijk levende microben terug. “Ik denk dat het veilig is om te stellen dat het subglaciale meer onder de Whillans Ice Stream een microbiële verzameling bevat die in dit donkere en koude gebied groeit,” vertelt onderzoeker John Priscu aan National Geographic. Wetenschappers hebben  de   actieve bacteriën aangetroffen in bevroren   boormonsters  van de sedimenten in  een subglaciaal meer  Wat de vondst zo bijzonder maakt, is dat het meer zelf  al zeker 2800 jaar lang van de buitenwereld is afgesloten. De (eventuele ) organismen in het meer moeten het dus doen met wat zich in het meer bevindt, niet meer en niet minder. Als klap op de vuurpijl  zijn  de boormonsters  ( en  ook het meer ) ook nog eens zeer zout en koud. Extreem “De lage temperatuur en/of het hoge zoutgehalte beperken het leven al, maar gecombineerd met de afwezigheid van zonlicht of enige nieuwe input van de atmosfeer, is dit een zeer lastige plek om te leven,” vertelt onderzoeker Peter Doran van de universiteit van Illinois in Chicago.

 

Chemische reacties En toch redden de bacteriën het. Een  analyse  wees  er   vroeger al op  dat chemische reacties tussen  zout water en bepaald  onderliggend sediment  , lachgas en  moleculaire waterstof  kunnen  voortbrengen. “Waterstof voorziet de microben mogelijk van de energie die zij nodig hebben,” stelt onderzoeker Fabien Kenig. Boren De onderzoekers ontdekten het leven toen  ze bevroren  sedimentmonsters   verzamelden onmiddelijk nadat   de doorbraak er kwam naar het   subglaciale mer   .In   de  zoute waterige monsters  vonden ze heel veel bacteriën die onderling ook nog eens sterk van elkaar verschillen.In de toekomst willen de wetenschappers graag meer over het meer en de  gevonden  organismen te weten komen. Zo hopen  ze  onder meer  om  nog meer en diepere  monsters van sedimenten in het meer zelf   te kunnen verzamelen om een beter beeld van de geschiedenis van het meer te krijgen. Bronmateriaal: https://news.uic.edu/uic-scientists-find-ancient-microbes-in-salty-ice-sealed-antarctic-lake Voorzichtig Het lijkt goed om nog even een slag om de arm te houden: nader onderzoek moet namelijk aantonen of deze eerste resultaten kloppen. Zo is het niet ondenkbaar dat de bacteriën die de onderzoekers hebben aangetroffen door de boor van het oppervlak van Antarctica zijn meegevoerd en zo in de monsters zijn beland. Maar die kans lijkt klein: de Amerikanen namen tal van maatregelen om een dergelijke ‘besmetting’ te voorkomen. Zo beschikte de boor over een filtersysteem en een systeem dat bacteriën met behulp van UV-licht doodt.

°

De onderzoekers maakten ook beelden onder het ijs. Hier ziet u de bodem van het meer dat overduidelijk bedekt is met tal van sedimenten. Foto: Dr. Alberto Behar / JPL / ASU / NSF / NASA.

°

De onderzoekers maakten ook beelden onder het ijs. Hier ziet u de bodem van het meer dat overduidelijk bedekt is met tal van sedimenten. Foto: Dr. Alberto Behar / JPL / ASU / NSF / NASA.

http://www.nytimes.com/2013/02/07/science/living-bacteria-found-deep-under-antarctic-ice-scientists-say.html http://www.sciencerecorder.com/news/microbes-discovered-in-antarctic-lake-broaden-possibilities-for-extraterrestrial-life-video/

°

Russen en Britten Als de resultaten overeind blijven, is het voor het eerst dat in een meer onder het ijs op Antarctica leven is aangetroffen. Eerder boorden de Russen op Antarctica al naar leven, vooralsnog zonder resultaat. Ook de Britten deden een poging, maar die mislukte. Wetenschappers stellen wel eens dat het landschap onder het ijs op Antarctica één van de laatste gebieden op aarde is waar we ons nog geen realistische voorstelling van kunnen maken. Dit onderzoek helpt ons om een beter beeld van deze ‘final frontier’ op aarde te krijgen. En uiteindelijk zou het ons zelfs een beter beeld kunnen geven van gebieden op andere hemellichamen. Zo zijn er bijvoorbeeld genoeg manen die met een dikke laag ijs bedekt zijn. Als er op aarde leven mogelijk is onder ijs, behoort dat op die plekken wellicht ook tot de mogelijkheden. En zo kan de zoektocht naar leven op extreme plekken op aarde wel eens bijdragen aan de zoektocht naar buitenaards leven.

Bronmateriaal:Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling” – Wissard.org De afbeelding bovenaan dit artikel is gemaakt door Dave Pape (via Wikimedia Commons).
°
°
UPDATE Maart 2013 LAKE VOSTOK   : Vals alarm   ?
°
Waterstalen van het subglaciale Vostok meer werden in 2012 naar boven gehaald . Die stalen worden nog steeds onderzocht, het eerste (voorlopige ) eureka geroep  kwam eraan in maart 2013  bij monde van Sergej Boelat van het Instituut voor Kernfysica van Sint-Petersburg . Die  zei op 3 maart dat bij boringen een niet-gerepertorieerde bacterie was gevonden in het meer Maar volgens de directeur van het genetisch laboratorium van dezelfde onderzoeksinstelling, Vladimir Korolev, waren de gevonden stoffen polluanten, die tijdens het onderzoek in het meer zijn terechtgekomen. “Daarom kunnen wij niet zeggen dat er tevoren onbekende levensvormen zijn gevonden”, zei de wetenschapper. De meeste aandacht gaat uit naar een   zogenaamd nieuw ontdekte   ” specifieke soort bacterie waarvan het  “DNA “voor minder dan 86 procent gelijkaardig was aan alle eerder bekende soorten.” “Een percentage onder de 90 procent betekend doorgaans dat het organisme tot nog toe onbekend is,” voegde  Boelat er  toen aan   toe. Dat schijnt nu op de helling te zijn gezet …. Bekijk video 

TOCH  ?  

Het Vostokmeer wemelt van leven

 08 juli 2013  

http://www.scientias.nl/vostokmeer-wemelt-van-leven/89522

Onder ruim 3,5 kilometer ijs ligt het Vostokmeer. Uit nieuw onderzoek blijkt dat het wemelt van leven in dit subglaciale meer op Antarctica. En dat is opvallend, want door de combinatie van kou, hitte (door hydrothermische activiteit), hoge druk, weinig voedingstoffen en geen daglicht is het echt geen pretje om in het Vostokmeer te wonen.

Dr. Scott Rogers van de Bowling Green staatsuniversiteit en zijn collega’s hebben duizenden microben( naar schatting *ruim 3500 levensvormen. Het gaat om bacteriën, schimmels en eencelligen. )gevonden dankzij DNA en RNA-sequencing. De onderzoekers analyseerden ijs dat onder hoge druk is gevormd op twee punten in het Vostokmeer.

Sommige van deze levensvormen zijn mogelijk compleet nieuw voor de wetenschap.  Dat melden Russische en Amerikaanse onderzoekers in het wetenschappelijk tijdschrift PLOS ONE.

“We hebben veel meer complexiteit aangetroffen dan iedereen van tevoren had gedacht”, verklaart  Scott Rogers in de Britse krant The Telegraph.  “Onze ontdekking laat zien  hoe hardnekkig leven is ;  hoe organismen duizenden jaren kunnen overleven op plaatsen waarvan we tientallen jaren geleden nog dachten dat er niets kon leven.“(1) 

“Meer dan 35 miljoen jaar geleden was het Vostok-meer blootgesteld aan de atmosfeer en omringd door een ecosysteem bestaande uit bos. Het meer, dat toen mogelijk een zeebaai was, bevatte toen waarschijnlijk een complex netwerk van organismen. Tot 15 miljoen jaar geleden waren er stukken van het meer op zijn minst een deel van het jaar nog ijsvrij. Gedurende die tijd kwamen er ook nog organismen terecht in het meer”, zei Rogers.

“En hoewel de omstandigheden nu anders zijn dan op een vroeger tijdstip in de geschiedenis, lijkt het meer een verrassend diverse gemeenschap van organismen behouden te hebben. Deze organismen hebben zich langzaam aangepast aan de veranderende omstandigheden in het Vostok-meer terwijl het meer bedekt raakte met een dikke laag ijs.”

De wetenschappers kwamen tot hun bevindingen door DNA te analyseren van biologisch materiaal uit het subglaciaal meer in Antarctica, dat vorig jaar voor het eerst werd bereikt na een boring door 3,6 kilometer ijs.

Slechts 1623 van de 3507 organismen die werden aangetroffen, konden tot nu toe worden geïdentificeerd als een bekende soort. De meeste nog onbekende levenvormen lijken genetisch gezien wel sterk op organismen die eerder zijn aangetroffen in meren, gletsjers en de diepzee. 

Meer onderzoek is nodig om te bepalen welke van de reeds organismen echt nieuw zijn voor de wetenschap. 

“Het wemelt van leven”, zegt Rogers

Bacteriën, schimmels en eencellige organismen

“….  een groot deel van het DNA is  afkomstig van organismen die symbionten zijn (organismen die samen leven met een ander organisme in het voordeel van beide) van dieren of planten.”
Veel van die gevonden microben  worden vaak aangetroffen in het spijsverteringssysteem van vissen, schaaldieren en ringwormen.. De onderzoekers houden dan ook rekening met de mogelijkheid dat er grotere, complexe  meercelliger organismen in het Vostokmeer leven

Ook vonden de wetenschappers bepaalde schimmels, eencellige organismen en psychrofielen. Deze laatste organismen vertoeven zich graag op koude plekken.

Tenslotte trof het team thermofielen aan. Thermofielen houden van warmte.

Vandaar dat Rogers en zijn collega’s denken dat er warmwaterbronnen actief zijn in het meer.

“We vonden geen grote verrassingen”, vervolgt Rogers. “De meeste organismen leven normaal gesproken in zoet water.

Daarnaast bestaat het merendeel uit soorten die normaal in sedimenten van meren of oceanen voorkomen.”  of nog :

De sequenties laten vermoeden dat er een complex milieu bestaat in het Vostok-meer. We hebben DNA gevonden van organismen uit water, zeewater, uit sedimenten en uit een ijzige omgeving.”.

°

Belga

Een onbekend micro-organisme, met als bijnaam “restje kalkoen”, uit het meer.

Belga

Een andere micro-organisme uit het meer, dat als bijnaam “Klingon” kreeg.

Bronmateriaal:
Subglacial Lake Vostok (Antarctica) Accretion Ice Contains a Diverse Set of Sequences from Aquatic, Marine and Sediment-Inhabiting Bacteria and Eukarya” – Plos ONE

*     Naar” schatting ” want het gaat  ook  nog   om  nog aanwezige   DNA en RNA sequenties  waarvan men nog NIET  weet wat bij wat hoort  : een grote puzzel dus ….

  1. Wetenschappers gingen er jarenlang vanuit dat er boven +/- 60 graden Celsius en beneden weet ik hoe veel graden geen leven mogelijk was, omdat de enzymen in de tot dan toe bekende organismen ontleedden bij die temperaturen. Zo’n 50 jaar geleden zijn er organismen ontdekt in de hete modderpoelen bij Yellowstone, terwijl de temperatuur en zuurtegraad van de poel ongeschikt leken voor elke vorm van leven. Uiteindelijk hebben deze organismen, de bacterie Thermus aquaticus, de wetenschapper Kart Mullis de mogelijkheid geboden de polymerase-kettingreactie te ‘verzinnen’. Die ontdekking was de basis voor al het verdere DNA onderzoek.
    Deze organismen kunnen dus zoveel anders zijn dan de huidige bekende organismen dat er wellicht heel bijzondere ‘toepassingen’ voor zijn.

°

11 september 2013 // NU.nl/Dennis Rijnvis

°Opnieuw onbekend leven ontdekt onder ijs Antarctica

Wetenschappers hebben voor de tweede keer in korte tijd onbekende levensvormen ontdekt onder het ijs van Antarctica.

°Leven ontdekt in sedimenten van subglaciaal meer op Antarctica

11 september 2013
meer

De bodemsedimenten  van Lake Hodgson, (een met ijs bedekt meer op het Antarctisch schiereiland,) bevat resten van  organismen die zeker 100.000 jaar oud zijn.

Ongeveer 23 procent van het DNA dat is aangetroffen op de bodem van het meer werd nog nooit eerder beschreven en is waarschijnlijk afkomstig van nog onbekende bacteriën of andere microben.

Dat melden onderzoekers van de British Antarctic Survey in het wetenschappelijk tijdschrift Diversity.

IJstijd

De onderzoekers deden hun ontdekking op het Antarctisch Schiereiland. Aan het einde van de laatste IJstijd raakte  Lake Hodgson  bedekt met zo’n 400 meter dik ijs. Maar de opwarming van de aarde eist ook hier haar tol: inmiddels ligt er op sommige plekken nog maar drie tot vier meter ijs.

De wetenschappers slaagden erin om met speciale boortechnieken biologische monsters te verzamelen uit de modderige bodem van het 93 meter diepe meer.

De bovenste bodemlaag bevatte veel levende moderne oganismen. Maar in de diepere lagen van de bodem ((3,2 meterdiep)werden resten , van  oude, onbekende organismen aangetroffen. Deze microben ontwikkelden zich minstens  100.000 jaar lang afgezonderd van het andere leven op aarde  en in het donker hebben geleefd.

Het feit dat deze organismen hebben overleefd in deze unieke omgeving, kan betekenen dat ze zich ook op een unieke manier hebben ontwikkeld”, verklaart hoofdonderzoeker David Pearce op de nieuwssite van de British Antarctic Survey.

Ontdekkingen

De onbekende levensvormen beschikken mogelijk over bijzonder eigenschappen.

“Wat verrassend was, was de enorme biomassa en diversiteit die we ontdekten,” vertelt onderzoeker David Pearce.

Het is voor het eerst dat we microben hebben geïdentificeerd die in sedimenten op de bodem van een subglaciaal meer op Antarctica leven.”

 “Het feit dat deze organismen in zo’n unieke omgeving hebben overleefd, kan betekenen dat ze zich op een unieke manier ontwikkeld hebben (…) en we moeten meer werk verzetten om deze levensvormen verder te kunnen bestuderen.”

“Dit kan uiteindelijk leiden tot spannende ontdekkingen…….Maar we zitten pas in de eerste fase van het onderzoek. We moeten nog veel werk verrichten om deze levensvormen verder te onderzoeken.”  

Eerder dit jaar ontdekten ook Russische wetenschappers al onbekende levensvormen onder het ijs van Antarctica na boringen in het Vostokmeer.

Bronmateriaal:
Life found in the sediments of an Antarctic subglacial lake for the first time” – Antarctica.ac.uk

________________________________________________________________________________________ PEKEL 

Zout, koud en oud

Bacteriën gevonden in duizenden jaren afgesloten pekelbel op Antarctica

  • Door: Nadine Böke

27 november 2012

Soms wordt op de meest onwaarschijnlijke plekken toch leven aangetroffen. Dit keer in een ijskoude pekelbel, die al duizenden jaren opgesloten lag in de diepte van een bevroren meer op de Zuidpool. antarctica

De ijskap van Antarctica, satellietfoto. [Bron: NASA]

Antarctica, op satellietbeeld van de NASA. Lake Vida bevindt zich rechts van de inham die op deze foto middenonder ligt.

Ergens op Antarctica, in de buurt van de kust die richting Nieuw-Zeeland wijst, ligt een meer. Zoals je verwacht van een meer op de Zuidpool is het diep bevroren. Toch stroomde er, toen wetenschappers enkele jaren geleden een boor in het ijs zetten, water de boorkern in. Op zestien meter diepte bleek een reservoir met pekelwater te zitten. Door het zeer hoge zoutgehalte bevriest dit water niet, ondanks een temperatuur van dertien graden onder nul.
°
Na wat testen bleek dat de pekelbel al ongeveer 2800 jaar opgesloten zat in de diepte van het meer. Dit ijskoude, superzoute, zuurstofloze water, dat door de hoge concentratie zware metalen (waaronder ijzer) oranje kleurde toen het na duizenden jaren in aanraking kwam met de buitenlucht, is niet bepaald een plek waar je leven zou verwachten. En toch is dat wel wat een groep onderzoekers onder leiding van Peter Doran aantrof toen zij in de smurrie op zoek gingen naar sporen van micro-organismen.
°
Genetisch onderzoek liet zien dat er 32 verschillende soorten bacteriën voorkomen in de zoute bel. Maar, de bijzondere vindplaats ten spijt: extreem bijzonder zijn de gevonden bacteriën niet. De meesten lijken sterk op bacteriesoorten die bekend zijn uit andere koude, zoute meren op Antarctica. Er werd maar één type bacterie gevonden, die wel zo’n 15 procent van het totaal uitmaakte, die niet lijkt op soorten die al eerder ergens aangetroffen en geanalyseerd zijn.
°
Waarschijnlijk gaat het om een vroege evolutionaire afsplitsing van de Lentispaerae, een groep waaronder sommige darmbacteriën van zoogdieren vallen, maar ook bacteriën die leven op koralen en op de zeebodem. Wat wel weer bijzonder is: de organismen die aangetroffen worden op extreme plaatsen, waar je deze afgesloten, koude en zoute plek toch echt wel toe mag rekenen, zijn meestal geen ‘gewone’ bacteriën maar archaea of ‘oerbacteriën’.
°
Of anders is leeft er een mengeling van deze twee feitelijk totaal verschillende typen organismen. In de nu ontdekte pekelbel zijn echter totaal géén sporen van archaea aangetroffen.
°
Bron: Peter T. Doran e.a., Microbial life at -13 oC in the brine of an ice-sealed Antarctic lake, in: PNAS, 26 november 2012.
°

Microscopisch leven gevonden onder Antarctisch ijs

 

Wetenschappers hebben een kilometer onder het oppervlak van Antarctica een divers ecosysteem ontdekt. Micro-organismen krioelen in het ondergrondse meer Lake Whillans. Dit is opvallend, want dit meer heeft al miljoenen jaren geen zonlicht meer gezien of wind gevoeld.

“Antarctica is geen dood continent”, vertelt professor John Priscu van de Montana staatsuniversiteit. Zijn paper is vandaag te lezen in Nature. Het is de eerste keer dat er direct bewijs is gevonden dat er leven is onder het Antarctisch ijs. “En er is niet alleen leven, maar er zijn actieve ecosystemen onder het Antarctisch ijs”, vult hoofdonderzoeker Brent Christner aan. “We denken al decennia dat zulke ecosystemen bestaan, maar nu kunnen we eindelijk met de vuist op tafel slaan en zeggen: ja, we hebben gelijk!”

Eén van de gevonden microben.

Eencellige organismen
In januari 2013 boorde het onderzoeksteam van Priscu en Christner een gat van ongeveer één kilometer diep om het subglaciale meer te bereiken. Er werden watermonsters genomen en deze monsters zijn onderzocht. Veel van de microben zijn eencellige organismen, zogenoemde Archaea. Archaea komen we tegen in extreme omstandigheden, zoals in warmwaterbronnen, maar ook in – zo nu blijkt – subglaciale meren. Archaea kunnen ze zich snel aanpassen aan andere en ongebruikelijke energie- en voedselbronnen. De microben onder het Antarctisch ijs zetten ammonium en methaan om in energie, waardoor ze kunnen groeien. Methaan en ammonium zijn mogelijk overgebleven na de afbraak van organisch materiaal, uit de tijd dat het meer nog verbonden was met de zee. Daarnaast warmt de aarde op, waardoor het Antarctisch ijs smelt en er methaan vrijkomt.

MEER DAN 200 SUBGLACIALE MEREN

Lake Whillans is één van de meer dan 200 meren onder het Antarctisch ijsoppervlak. Het bekendste meer is het Vostokmeer, dat 3,5 kilometer onder het ijsoppervlak ligt. Ook het Vostokmeer wemelt van leven. Vorig jaar vonden onderzoekers duizenden bacteriën dankzij DNA en RNA-sequencing.

Geen besmetting?
Het onderzoeksteam beweert stellig dat het subglaciale meer tijdens het onderzoek niet besmet is door de onderzoeksapparatuur. De gevonden microben zijn daadwerkelijk afkomstig uit het meer, en zijn er dus niet gebracht door de wetenschappers. “We hebben veel voorzorgsmaatregelen genomen om het meer niet te besmetten”, vertelt Priscu. “Daarnaast behandelden we de watermonsters met veel zorg.” Om er zeker van te zijn dat er geen besmetting was opgetreden, wilde Priscu drie zaken bewijzen. Ten eerste moesten de micro-organismen onder de microscoop onderzocht worden om te zien of ze uit het meer kwamen. Daarnaast werd gekeken of de micro-organismen in leven waren en konden groeien. Tenslotte werd het DNA-materiaal geanalyseerd. Al deze punten zijn bevestigd.

Vervolgonderzoek
Dit onderzoek is slechts het begin. Christner: “De waterkolom die we hebben onderzocht bevat ongeveer 4.000 dingen die wij soorten noemen. Het is ongelofelijk divers.” Binnenkort gaan de onderzoekers opnieuw gaten boren op een andere locatie.

°

Bronmateriaal:
U.S. expedition yields first breakthrough paper about life under Antarctic ice” – Montana staatsuniversiteit
°

* Zoutmeer in de Middellandse Zee 

°http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2005/januari/Leven-in-het-zout.html Aan een meer dan drie kilometer lange kabel zakken de monsterflessen naar de zoutmeren op de bodem van de Middellandse Zee.

°

In extreem zoute bassins op de bodem van de Middellandse Zee zijn nog levensvormen te vinden . Het Italiaanse onderzoeksschip Urania viste in 2001 naar dergelijke toen nog onbekende extremofielen…..

°Urania, l'Atalanta en Discovery liggen ten zuidwesten van Kreta. Bannock ligt iets meer richting Lybië. Klik op het plaatje voor een vergroting.°

De diepzee stinkt naar rotte eieren. De walm stijgt op uit een flesje met het grauwgele watermonster, afkomstig van een diepte van 3300 meter in de Middellandse Zee. “Het stinkt naar leven’, zegt Elisa Malinverno, geologe aan de universiteit van Milaan. “Waarschijnlijk dragen zwavelwaterstof-producerende micro-organismen bij aan de stank, ” legt ze uit in het kleine boordlaboratorium van het Italiaanse onderzoeksschip Urania.

°

Het monster is een deel van de oogst van een expeditie naar de diepste bassins van de Middellandse Zee . In dit soort monsters zocht men nieuwe levensvormen , toegerust op de omstandigheden die heersen in extreem zoute bassins op de bodem van de Middellandse Zee. Deze onderzeese pekelmeren hebben een zoutgehalte tussen twintig en dertig procent.

°

Ze ontstonden toen de Middellandse Zee zes miljoen jaar geleden verdampte en later weer vol liep.

°

Sedimenten sloten de zoutlagen af, maar niet overal, waardoor plaatselijk zoutmeren in de diepzee ontstonden. Door het hoge zoutgehalte lost daar weinig zuurstof op in het water. De dieptes van meer dan drieduizend meter nemen alle licht weg, en micro-organismen hebben te kampen met een druk van 300 tot 400 maal de normale luchtdruk. De zware zoute waterlaag mengt nauwelijks met de laag erboven: de grenslaag is hoogstens een paar decimeter dik. Reden genoeg om het voorkomen van nog onbekende extremofielen te verwachten: levensvormen die toegerust zijn op extreme omstandigheden, of die er niet buiten kunnen.

°

Een dikke sliblaag, afkomstig van de bodem van Discovery. °

°

“Waar je ook gaat zoeken, overal vind je micro-organismen’, verzekert dr. Laura Giuliani, coördinator van Biodeep (Biotechnologies from the Deep) een internationaal Europees onderzoeksproject met als doel om in deze bassins naar leven te zoeken, en mogelijke toepassingen daarvan. Een deel van de oogst is naar de Groningse microbioloog dr. Henk Bolhuis gestuurd, die met collega’s het erfelijk materiaal van de micro-organismen ging analyseren.

°

Voor een deel zijn het al behandelde monsters, gefiltreerd, en chemisch behandeld, zodat de cellen openknappen en hun DNA prijsgeven. `Het zijn buisjes doorzichtige vloeistof, maar het is heel bijzonder om zoiets in handen te hebben’, zegt Bolhuis, “tenslotte zijn ze afkomstig van een plek waar geen mens ooit geweest is.’ Aan de hand van de gevonden mutaties in stukjes DNA van de bacterieë«n en archeae wil Bolhuis bepalen wat voor gemeenschappen er in de diepte leven.

°

Vooral de grenslaag is interessant. Omdat het zoute water een hogere dichtheid heeft dan het water erboven, blijft veel zinkend organisch materiaal steken rond de grenslaag, als een voedingsbron voor leven. het nederlandse team ging ook proberen bacteriën uit onbehandelde monsters in kweek te brengen. De reden voor al die moeite, vertelt Bolhuis, is dat de bassins tienduizenden jaren onaangeroerd zijn, en volkomen geïsoleerd. Het is waarschijnlijk dat zulke bassins hun eigen ecosystemen hebben waarin organismen unieke overlevingsstrategieën hebben ontwikkeld. In andere extreme omgevingen zijn er bijvoorbeeld halofielen ontdekt, soorten die alleen gedijen in een zoute omgeving. Ook zijn er barofielen, die niet zonder hoge druk kunnen, en soorten die hun stofwisseling op zwavel baseren in plaats van op zuurstof, zoals vermoedelijk in het stinkende potje in het Urania-lab.

°

Extremofielen hebben al stoffen opgeleverd die door hun bestandheid tegen extreme condities gebruikt worden in de afvalwaterverwerking, in textielbewerking, in wasmiddelen en in de farmaceutische industrie. Maar Bolhuis is niet echt uit op biotechnologische toepassingen. `Er is een redelijke kans dat we wetenschappelijk verrassende organismen tegen komen’, zegt hij, ` `Die combinatie van extreme omstandigheden die je in deze bassins vindt, tref je nergens anders.’

°

http://www.ub.rug.nl/eldoc/dis/science/s.v.albers/c9.pdf http://www.ub.rug.nl/eldoc/dis/science/s.m.koning/samenvat.pdf

http://www.sigma.science.ru.nl/Vereniging/symposium/lezingen.html

°

Eukaryoten

Tardigrada  (Waterbeertjes/mosbeertjes )

°

is ook een phylum met uitermate goede survivors. Stop het in vloeibaar helium en koel het af tot -270 graden Celsius en het blijft in leven. Verhit het tot 200 graden Celsius en pas na twintig maanden op 200 graden sterft het. Plaats het in koolstofdioxide, zet het onder een druk van 1000 atmosfeer, in een bijna- vacuüm, in de pure alcohol, in ultraviolette of röntgenstraling, het maakt het diertje niets uit. http://protist.i.hosei.ac.jp/PDB/Images/Multicell/Tardigrada/sp_1a.html Hypsibius augusti (John Murray)

°

  

°
Het slaperigste dier
Waterbeertje (Tardigrada)

Okee, er kwam een beetje fantasie aan te pas, maar dit is ongeveer wat er volgens de overlevering gebeurde met de beestjes die verstopt zaten in een stukje mos dat tentoongesteld was in een museum. Het mos werd na 120 jaar in water gedompeld en na korte tijd begonnen de bewoners te bewegen. Een sterk staaltje van een bijzonder sterk diertje. Want je kunt rustig zeggen dat het waterbeertje (Tardigrada, ofwel ‘langzame loper’ in het Latijn) amper kapot te krijgen is. Stop hem in de vloeibare helium en koel hem af tot min 270 graden Celsius, en twintig uur lang geeft hij geen kik. Verhit hem tot 200 graden, en pas na twintig maanden legt hij het loodje. Plaats hem in de kooldioxide, zet hem onder een druk van 1000 atmosfeer, in een bijna-vacuüm,

°

in de pure alcohol, in ultraviolette of röntgenstraling, het maakt niet uit. Een waterbeertje, zo zeggen sommige onderzoekers, zou het in de leegte van de ruimte nog best kunnen uithouden. Een waterbeertje is geen beertje. Het is een beestje dat amper met het blote oog zichtbaar is. In de negentiende eeuw kreeg het zijn naam van de bioloog Thomas Huxley, die onder de microscoop zag dat het diertje wel wat weg had van een beer. En dat is best begrijpelijk. Het waterbeertje heeft een gedrongen, ronde kop en dito lijfje. Een beetje koddig is hij wel, en niet voor niets zijn er T-shirts met zijn afbeelding te koop. Maar daarmee houdt de gelijkenis met een echte beer dan wel op.

°

Het waterbeertje heeft acht poten, vier sets van twee. Ogen heeft hij niet, wel twee lichtgevoelige plekjes op zijn kop. Apart ook zijn de stiletto’s naast zijn bek, waarmee hij zich vastzet in de nog kleinere diertjes en plantencellen die hij bij wijze van maaltijd leegzuigt. Er zijn tegen de achthonderd soorten Tardigrada. Ze komen overal ter wereld voor, tot in de meest onherbergzame gebieden. Een grote kans om ze te vinden maak je in plassen zoet water en in mosrijke omgevingen. Daar leven ze met tien tot wel tweeduizend stuks op een vierkante decimeter. Maar waarom zijn ze de slaperigste dieren ter wereld? Een luiaard slaapt twintig uur per etmaal, een koalabeer zelfs twee챘ntwintig uur. Dat is ook een luizenleventje van heb-ik-jou-daar, want in de resterende uren wordt er alleen gegeten, gepoept en gepaard. Het waterbeertje doet er echter nog een flinke schep bovenop; hij kan er voelt geen enkele schroom om jàren onder de wol te kruipen. Cryptobiose heet dat. In normale doen bestaat een waterbeertje voor 85 procent uit water, maar als er extreme droogte aanbreekt, brengt het diertje dit terug tot 3 procent. Hij rolt op en schrompelt ineen tot een derde van zijn oorspronkelijke grootte, en lijkt morsdood: er is geen stofwisseling meer waarneembaar. Zo kan het waterbeertje zich dus jarenlang handhaven in de meest extreme omstandigheden. En als hij dan weer in een waterig milieu wordt gebracht, keert het vochtgehalte binnen een paar uur terug op het oude peil en scharrelt het beestje weer vrolijk rond.

°

Normaal wordt het waterbeertje slechts enkele maanden oud, maar doordat hij zo ontiegelijk kan maffen, kan hij zijn levensduur dus enorm oprekken. Het waterbeertje kan dus inkrimpen, maar het kan ook uitzetten. Dat gebeurt wanneer het té vochtig wordt, bijvoorbeeld tijdens een overstroming: dan zwelt hij op als een ballon en laat hij zich meedrijven op het water. Pas als alles weer is opgedroogd, neemt het beestje zijn normale vorm weer aan. Al met al een aardig staaltje overlevingskunst, en goed beschouwd draait het daar ook allemaal om bij dieren die in winterslaap gaan. Ze verzamelen grote hoeveelheden lichaamsvet en schroeven hun lichaamstemperatuur en hun stofwisseling stevig terug. De hartslag van bijvoorbeeld een grondeekhoorn neemt af van honderdvijftig tot vijf slagen per minuut.

°

Slapen om te overleven, dat doen mensen net zo goed. Niemand kan écht lange tijd buiten slaap. Maar dankzij het waterbeertje is uitslapen een wel heel betrekkelijk begrip geworden. http://www.eurekalert.org/pub_releases/2008-09/src-uas090908.php

°

Waterbeertje overleeft in de ruimte

°Het microscopisch kleine waterbeertje heeft als eerste diersoort een onbeschermde reis door de ruimte overleefd. Zweedse onderzoekers hebben dat bekendgemaakt.

°

Ralph Schill De wetenschappers van de Kristianstad Universiteit lanceerden in Kazachstan ruim 3000 waterbeertjes de ruimte in. De ongewervelde diertjes (officiële naam Tardigrada) van ongeveer 1 millimeter grootte zaten vrijwel onbeschermd in een onbemande ruimtecapsule die tien dagen rond de aarde cirkelde. Eitjes Met het project onderzocht hoofdwetenschapper Ingemar Jönsson in samenwerking met de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in hoeverre de waterbeertjes het vacuüm en de kosmische straling in de ruimte kunnen weerstaan. Bij terugkomst op aarde bleek dat de minuscule ruimtereizigers weinig last hadden van die buitenaardse omstandigheden. Bijna 70 procent van de diertjes leefde nog. Ze legden later zelfs eitjes die succesvol uitkwamen.

°

UV-licht

°

Het UV-licht van de zon – dat in de ruimte honderd keer sterker is dan op aarde – had wel een schadelijke uitwerking op de waterbeertjes. Enkele honderden diertjes zaten in een apart deel van het ruimtevaartuig, dat niet beschermd was tegen de UV-straling. Van die waterbeertjes overleefden slechts enkelen.

°

Maar in principe zijn de omstandigheden in de ruimte, zoals het vacuüm dat extreme uitdroging kan veroorzaken en de kosmische straling, geen probleem voor de waterbeertjes”, aldus Jönsson in een persbericht. “Een paar diertjes overleefden zelfs de ultraviolette straling.”

°

Onverwoestbaar

°Het waterbeertje staat al langer bekend als een unieke, onverwoestbare diersoort. Het diertje leeft oorspronkelijk vooral in vochtige mossen, maar kan zichzelf in uitgedroogde toestand maandenlang in leven houden. Verder weerstaan waterbeertjes temperaturen van -270 tot +200 graden Celsius.

°

In het verleden hebben meer dieren een reis door de ruimte gemaakt, zoals het Russische hondje Laika (dat stierf) en de Amerikaanse apen Able en Baker (die levend terugkeerden). Maar die ‘astronauten’ zaten in stralingbestendige drukcabines. Geen enkel dier overleefde eerder een onbeschermde reis door de ruimte.

°

Bewoonbaarheid

°

Het vermogen van de waterbeertjes om te overleven in extreme omstandigheden kan volgens de onderzoekers nuttig zijn voor verder ruimteonderzoek.

°

“Het kan ons misschien helpen om de bewoonbaarheid van andere plaatsen in het heelal te onderzoeken”, zo verklaarde ESA-onderzoekster Gerda Horneck in New Scientist. “Al zegt dit nog niks over hoe de diertjes zich op de lange termijn zouden ontwikkelen en voortplanten in extreme omstandigheden.”

°

_bron: Nu.nl http://www.nu.nl/news/1738267/81/Waterbeertje_overleeft_in_de_ruimte.html

Beerdiertjes /Mosbeertjes /Tardigrada

Beerdiertjes lijken zacht, maar het zijn bikkels. (foto: Universiteit van Stuttgart)

Beestje hoeft geen ruimtepak

Vacuüm, kosmische straling, ultraviolet licht en een temperatuur dicht bij het nulpunt, het deert beerdiertjes allemaal niet. Zonder pak kunnen zij een verblijf in de ruimte overleven. De kleine diertjes, 0,1 tot anderhalve millimeter lang, leven normaal op mossen en korstmossen en zijn actief als het daar nat is. Wordt het te droog, dan veranderen ze in een soort levende mummies, die jaren van droogte ongeschonden kunnen doorkomen. Ook kou, hitte en straling doen ze opmerkelijk weinig. Het Europese ruimteagentschap ESA wilde weten of deze taaie schepsels een verblijf in de ruimte aankunnen en stuurde ze mee op de FOTON-M3 missie, die een jaar geleden werd gelanceerd om allerlei wetenschappelijke experimenten te doen. In tien dagen waarin het ruimtelab om de aarde draaide, werden de beerdiertjes blootgesteld aan de luchtloze ruimte met of zonder ultraviolette straling van de zon. Het vacuüm was geen enkel probleem, bleek toen de beestjes terug op aarde weer tot leven werden gewekt. De combinatie met UV-straling kostte wel veel beerdiertjes het leven. Slechts drie individuen overleefden de volle mep ultraviolet die de zon ze uitdeelde. Die helden zijn de eerste dieren die zonder ruimtepak of capsule in een baan om de aarde zijn geweest. Hoe ze dat klaargespeeld hebben, blijft nog ‘een mysterie’, aldus de onderzoekers die het experiment deze week beschrijven in vakblad Current Biology. Elmar Veerman Wonderlijke Waterberen. Bron: http://www.grenswete…k.asp?grens=741 17-01-2008: Als het waar is dat god al het leven schiep dan heeft hij kennelijk bijzondere aandacht besteed aan het creëren van de Tardigrada. De Tardigrada, ook wel waterbeertje, beerdiertje of mosdiertje genoemd, is een apart diertje met heel opvallende eigenschappen. Er zijn zelfs mensen die serieus van mening zijn dat de Tardigrada best wel eens van buitenaardse oorsprong zou kunnen zijn. Anderen ontkennen domweg het bestaan van zo’n beestje. Feit is wel dat waterbeertjes altijd wel ergens bij u in de buurt te vinden zijn en dat bijna niemand van het bestaan afweet.. Afbeelding Tardigrada komt van het Latijnse tardus, wat zoveel als traag of sloom betekent, en gradus wat we kunnen vertalen met lopen. Het waterbeertje is dus ondanks zijn acht pootjes een nogal traag lopend diertje. Waterbeertjes zijn klein en de lengte kan variëren van 0,5 tot 1,5 millimeter afhankelijk van waar je ze vandaan haalt . Afbeelding Het beestje uit segmenten en bezit acht pootjes met kleine klauwtjes EXTREME OVERLEVERS Je kan ze uitdrogen, koken of invriezen; het waterbeertje overleeft het allemaal. Zelfs met invriezen in vloeibaar helium (dat is slechts 1 graad boven het absolute nulpunt) krijg je de stoere Tardigrada niet klein. Gooi je het diertje in pure alcohol of zet je het onder extreme druk van 600 mega-pascal (dat is 6 x de waterdruk van 10.000 meter) no problem voor het waterbeertje….Hij overleeft het allemaal. (1) Een Schotse onderzoeker prepareerde Waterbeertjes met formalyde en vaseline voor microscopisch onderzoek. Maar toen hij een dag later naar zijn monster keek zag hij tot zijn verbazing dat het waterbeertje nog gewoon leefde en zelfs haar eitjes had gelegd. (2) opmerkelijk Laten we kijken wat er zo bijzonder aan het diertje is. Hier de feiten op een rijtje ; – – Hoewel erg klein, zijn ze zeker niet primitief. – Ze hebben perfecte spierbeheersing en bewegen als hogere diersoorten. – Ze lijken op ‘beertjes’ en sommige hebben katachtige klauwen. – Ze hebben een kop, een mond, hersens, ogen, zenuwen en spieren. – Ze wonen ergens bij jou in de buurt (waar ook ter wereld). – Ze leggen vreemde eitjes die lijken op kunstwerkjes. – Ze kunnen, eenmaal uitgedroogd, jaren later weer tot leven komen. – Ze hebben in gedroogde staat slechts een waterdruppel nodig om tot leven te komen. – Ze overleven in gedroogde staat in zuur en oplosmiddelen. – Ze overleven zeer hoge en extreem lage temperaturen. – Ze overleven hoge druk en zelfs radioactieve straling. – Ze werden 5 meter onder het ijs aangetroffen. – Ze werden in oceanen tot op een diepte van 6000 meter aangetroffen. – Ze werden gevonden op 6000 meter hoge bergtoppen. – Ze vertonen tekenen van jeugd en ouderdom. – Ze worden in gevangenschap minimaal één jaar oud (voor zover we weten). – Ze zijn een complete aparte diersoorten-groep op zichzelf. – Ze zijn fascinerend om te bekijken onder een microscoop. (Duitse onderzoekers Sabine en Martin Mach ) . Afbeelding Er is tot nu toe geen enkel geval gerapporteerd dat ze mensen bijten of op andere wijze een bedreiging voor ons vormen. Ze lijken niet bijster geïnteresseerd in mensen. Meestal tref je ze aan op stenen die met wat mos zijn begroeid of met mos begroeide terracotta dakpannen. Vandaar dat ze soms ook wel mosdiertje worden genoemd. Kalkstenen verdienen de voorkeur. Over het algemeen heb je het meeste geluk als het mos flink is uitgedroogd door de zon. Maar zo nu en dan kan je ze ook aantreffen in een druppeltje water uit je vijver. Stinkend of altijd vochtig mos zijn slechte plekken. Waterbeertjes hebben een duidelijke voorkeur voor mos dat vrij is van bacteriën en schimmels Enfin, neem wat van het droge mos en leg het op een schaaltje met de onderkant boven. Druppel er wat water op totdat het mos verzadigd is en laat het zo een nachtje staan. Haal de volgende dag het mos uit het schaaltje en onderzoek het uitgelekte water. Als het goed is zie je dan zoiets als hieronder met een 10x loupe. Afbeelding Wie eenmaal gekeken heeft naar waterbeertjes is verkocht en zal gegrepen worden door dit aandoenlijke en wonderbaarlijk wezentje. 1) Matt Walker, “Moths that Drink Elephants Tears and Other Zoological Curiosities” (ISBN: 0749951281) 2) Clegg, John FRESHWATER LIFE Revised edition 1974. F.Warne & Co. Morgan C.I & King P.E. BRITISH TARDIGRADES 1976, The Linnean Society of London. Volgens wikipedia werd in september 2007 bij een ruimte-experiment een aantal beerdiertjes de ruimte in geschoten in een soort kooitje. Daar bleken ze de koude, de kosmische straling en het bijna-vacuüm tien dagen lang te kunnen overleven. Alleen de UV-straling (daar duizendmaal sterker dan op aarde) bleek cellen en het daarin aanwezige DNA bij veel diertjes te hebben beschadigd. Een aantal van hen overleefde echter. Als dat al allemaal optreedt in tien dagen, dan klinkt dat helaas niet erg betrouwbaar voor de overleving van een potentiële “extremofiel” , die op een ruimtereis van jaren/eeuwen/decennia/millennia/eons onderweg zou zijn van waar-dan-ook-vandaan naar de aarde. Daarnaast is dergelijke “extremofiel” uiteraard elders ontstaan (geëvolueerd). Waarom er elders wel en op aarde geen abiogenese kon plaats vinden wordt echter nooit onderbouwd. Ook niet voor wat het bestaan van de waterbeer betreft. Persoonlijk heb ik altijd de panspermia thesis op alleen al die basis verworpen. Het ontstaan van leven elders in het heelal is blijkbaar mogelijk op een planeet in een baan rond een stabiele zon-type ster en , indien daar vrij water aanwezig is vloeibare vorm (de “goldilock” zone). Indien leven “daar” wel kon ontstaan, waarom kon dat dan niet “hier” ook gebeuren? Daar krijg je dan nooit antwoord op … En daarnaast dan ook nog de extreem lage overlevingskans voor intergalactisch transport van dat leven van “daar” naar “hier”. Uiterst onwaarschijnlijk. Een waterbeer is een heel complex beestje en dus moet zijn DNA behoorlijk ingewikkeld en uitgebreid zijn, een product van miljarden jaren evolutie (elders). Dat levert twee problemen op : 1 – hoe uitgebreider het DNA, hoe groter de schade gedurende transport, en dus hoe lager de kans op overleven, 2 – evolutie vanaf abiogenese naar waterbeer neemt vele miljarden jaren. Dat dateert de abiogenese elders in het heelal dus een extra 3 tot 4 miljard jaar terug, en dan zitten wij met het probleem van onvoldoende beschikbaarheid van zwaardere elementen (die in ster kernen worden gemaakt, en die met een supernova vrijkomen). En mocht er parallel abiogenese hebben plaats gevonden zowel hier als elders, dan zou het DNA van de “extremofiel” totaal anders dienen te zijn dan alle andere levensvormen op aarde. Dit is echter niet zo, meen ik te lezen in de artikelen over de waterbeer. Overigens : de waterbeer kan slechts enkele minuten temperaturen tot net boven het kookpunt van water verdragen. Op zichzelf wel een knappe prestatie, maar minder als in het artikel werd gesuggereerd. Slechts 4 zinnige reacties op “Grens Wetenschappen” : Ron Brandstichter: … in zowel macro- als microcosmos is het niet geheel onmogelijk dat we al 1000den jaren gewoon bij elkaar langs leven, net als deze waterbeertjes, die gewoon hun ding doen op hun nivo, en waarschijnlijk weinig besef hebben van wat er rond hen gebeurt… doet mij weer even beseffen dat ook wij als mens niet verder kunnen kijken dan de vissenkom waar wij inzitten, en wie zit er aan de rand van die kom met óns mee te OzOz: Het genetisch materiaal van dit beestje kan bijzonder van belang zijn voor de wetenschap. boeiende beestjes. Grumbit: Ik heb een prachtig filmpje van een Tardigrade (beerdiertje) op mijn website staan.Je kunt heel goed zien dat het beestje loopbewegingen maakt… waanzinnig ! Clavius: Jammer dat het artikel niet vermeld hoe de diertjes wél dood kunnen. Nu wordt de indruk gewekt dat ze simpelweg onverwoestbaar zijn, en dat geloof ik dan weer

°

niet. Piepklein maar onverwoestbaar: de Tardigrade. De °

Tardigrada, die ook wel onder de namen waterbeertje of beerdiertje bekendstaat, is een wezentje van ongeveer een millimeter groot, dat omnivoor is en over het algemeen in mos leeft. Wetenschappers verbaasden zich al langer om de taaiheid van het opvallende beestje, in zoverre zelfs dat sommigen opperen dat het buitenaards is van oorsprong. Tijdens recente testen, waar een Marslandschap werd nagebootst, bleek het diertje zijn harde reputatie probleemloos waar te maken. “Bij dat onderzoek bleken de waterbeertjes de levensvorm te zijn die daar het meeste kans op overleven maakt”, zegt Adam Johnson, doctoraatsstudent aan de Indiana University en hoofdauteur van een onderzoek dat in vakblad ‘Icarus’ zal worden gepubliceerd.

°

Extreme kou en UV-straling

°

Johnson en zijn collega’s onderwierpen tijdens hun onderzoek enkele van de sterkste levensvormen op Aarde gedurende 40 dagen aan zeer extreme omstandigheden, om de situatie op Mars zo realistisch mogelijk na te bootsen. De ondergrond was afkomstig van steriel gemaakte basaltrots, die in een glazen observatieruimte werd geplaatst. Vervolgens werden in die ruimte Mars-achtige omstandigheden nagebootst, zoals UV-straling en extreme koude. “Tot onze verbazing bleken de organismen die het best tegen de koude bestand zijn, als eerste dood te gaan”, zegt de onderzoeker. “UV-straling bleek dan weer minder schadelijk voor de organismen dan we dachten.

°

Zodra ze zich in de bodemkorst bevinden, al is het zeer ondiep, lijken ze daartegen bestand. Het meeste leven droogde uiteindelijk gewoon uit door de onleefbare omstandigheden in onze nagemaakte Marsbodem.” Alles in gegooid Er werden bacteriën uit de Siberische permafrost, ééncelligen uit zout water in Mexico en gistachtige organismen uit de Canadese poolgebieden getest, maar die gaven allemaal de geest.

°

De Tardigrade overleefde. “We stopten alle organismen die we konden vinden in het experiment”, zegt Johnson. “De meeste onderzoeken focussen op eentje, maar wij gooiden er alles in wat we konden vinden.”

°

De opmerkelijke overlevingsdrang van de Tardigrada zorgt in elk geval voor problemen wat een potentiële Marsreis betreft.

°

“Als we per ongeluk zulke kleine verstekelingen meesturen met het materiaal op Marsreis, en die diertjes overleven daar ook, dan kan dat de verkeerde indruk wekken dat er ginds leven is”, zegt Johnson. “Het is echt vitaal dat onze Marsrobots steriel zijn. In een nog erger scenario zullen ‘onze’ Tardigrada het leven uitroeien dat in de Marsbodem aanwezig is.” (hlnsydney/tw)

°

Beresterk bodemdiertje overleeft overal

°

Als een klein bolletje wordt hij meegenomen door de lucht. Zwervend van plek naar plek. Plots komt hij in een plasje water terecht en binnen een paar minuten ontvouwen zich vier paar pootjes onder het dikke bolletje vandaan. Aan ieder pootje zit een klein klauwtje. Oogjes heeft het niet. Met zijn kleine, koddige, bolle lijfje en acht pootjes begint het beerdiertje heel langzaam rond te kruipen. Hij is net wakker geworden na enkele jaren slaap.
°
Pak een stukje mos, sprenkel er wat water over en laat het even liggen. Haal dan het mos weg en bekijk het plasje water met een dissectiemicroscoop. Grote kans dat je ze ziet. Kleine beestjes van nog geen millimeter groot. Het zijn beerdiertjes die van natte plekjes houden. De grootste kans om ze te vinden is dan ook in mosrijke omgevingen of in plassen zoet water, waar ze met honderden op een vierkante centimeter leven. Waar dat is maakt niet uit; op de hoogste bergtop, in een koud gebied of juist heel erg warm. Klein als ze zijn kunnen ze heel wat hebben.
°

°Beerdiertje op een stukje mos

°
Een beerdiertje van de soort Paramacrobiotus kenlanus, zittend op een stukje mos. Afbeelding: © European Atlas of Soil Biodiversity / Eye of Sciences
°

Naam: Beerdiertje Klasse: Tardigrada Uiterlijk: Bol, koddig lijfje met vier paar pootjes. Geen oogjes, wel twee lichtgevoelige plekjes op zijn kop. Naast zijn bek heeft hij twee stiletto’s waarmee hij zich vastzet aan zijn prooi. Lengte: Tussen de 0,5 mm en 1 mm Dieet: de meeste beerdiertjes hebben een carnivoor dieet. Sommige soorten eten ook de sappen uit plantencellen. Leeftijd: Van enkele maanden tot enkele jaren. Doordat ze in extreme winterslaap kunnen gaan kunnen ze hun leven aanzienlijk verlengen. Bijzonder: Beerdiertjes kunnen in de meest extreme omstandigheden overleven als ze in slaap zijn. -270°C, +100°C, extreem droog, hoge of lage druk; hij overleeft het allemaal.

Langzame loper

In 1773 beschreef de Duitse pastoor Johann August Ephraim Goeze (1731-1793) voor het eerst een beerdiertje. Goeze was ook de eerste die het beerdiertje tekende. Zes jaar later zorgde de Italiaanse bioloog Lazzaro Spallanzani voor de eerste wetenschappelijke omschrijving van het diertje. Hij gaf het de Latijnse naam Tardigrada, vanwege de langzame bewegingen van het beestje.

Lichaamssappen opzuigen

Beerdiertjes kunnen in zeewater, brak water en zoet water leven, maar het liefste kruipen ze in een stukje mos. De beerdiertjes die op het land leven worden iets groter dan hun familie in zee; zo’n 1 mm groot. De beerdiertjes in zee zijn ongeveer 0,5 mm en hebben in plaats van kleine klauwtjes ook weleens andere aanhangsels aan hun pootjes. Daarnaast hebben ze aan hun kop twee scherpe stiletto’s die helpen bij het jagen. Er is niet heel erg veel bekend over hun eetgewoonten, maar de meeste diertjes zijn carnivoor, of in ieder geval omnivoor. Ze jagen het liefst op protozoa, radardiertjes en rondwormen die in dezelfde omgeving leven. Zien ze een lekker hapje dan zetten ze binnen een paar seconden hun scherpe stiletto’s in hun prooi vast en zuigen ze met hun mond de lichaamsvloeistoffen op. Sommige soorten beerdiertjes eten liever vegetarisch en zuigen cellen van mossen of groene algen uit.

Etend beerdiertje

Een etend beerdiertje van de soort Paramacrobiotus tonollii.Afbeelding: © European Atlas of Soil Biodiversity / Eye of Sciences

Oud en veelzijdig

De klasse van de beerdiertjes is al aardig oud. Het oudste fossiel van een beerdiertje is 92 miljoen jaar oud en komt uit de periode van het Krijt. Er zijn ook enkele fossielen van 550 miljoen jaar oud uit hetCambrium gevonden, die mogelijke voorvaderen van de beerdiertjes zijn. Door de jaren heen zijn er flink wat soorten beerdiertjes gevonden en tegenwoordig zijn er meer dan 1000 verschillende soorten bekend die over de hele wereld voorkomen.

Solo seks

Je zult niet snel twee beerdiertjes seks zien hebben. Veel soorten kunnen zich namelijk ‘maagdelijk voortplanten’, een vorm van ongeslachtelijke voortplanting waar de vrouwtjes geen mannetje voor nodig hebben. Een eitje hoeft niet bevrucht te worden om uit te groeien tot een nieuw beerdiertje. Eitje_van_een_beerdiertje Een eitje van een beerdiertje van de soort _Macrobiotus sapiens_. Afbeelding: © European Atlas of Soil Biodiversity / Eye of Sciences

Dat kan een groot evolutionair voordeel zijn bij het koloniseren van een nieuwe habitat. Een enkel vrouwtje kan in haar eentje een nieuwe populatie stichten. Veel soorten beerdiertjes leggen een enkel eitje dat er per soort heel verschillend uit kan zien. Ook zijn er soorten die een groep eitjes samen met hun huid afwerpen tijdens het vervellen.

Alle beerdiertjes vervellen hun hele leven lang. Het verschilt van soort tot soort hoe lang het duurt voordat de eitjes volgroeid zijn. Dat kan enkele dagen duren, maar ook een paar maanden. Over die ontwikkeling is weinig bekend; er verscheen slechts een handjevol publicaties over.

Extreme slapers

De beerdiertjes van het land zijn bekend geraakt door een bijzondere eigenschap. Ze kunnen namelijk jaren in een soort slaapstand gaan. ‘Cryptobiose’ heet dat. Normaal bestaat een beerdiertje voor 85 procent uit water maar als er extreme droogte aanbreekt, brengt het diertje dit terug tot drie procent. Beerdiertje_in_rust Dit beerdiertje is in diepe slaap en kan wel wat water gebruiken. Afbeelding: © European Atlas of Soil Biodiversity / Eye of Sciences

Hij rolt zichzelf op, schrompelt ineen tot een derde van zijn oorspronkelijke grootte en lijkt morsdood. Er is zelfs geen stofwisseling meer waarneembaar. In deze toestand kan het beerdiertje meegevoerd worden door de wind en is hij bestand tegen extreme druk, hoge temperaturen en lage temperaturen.

Best handig voor de beerdiertjes die bijvoorbeeld op de mossen in het Arctisch gebied leven. Tijdens de hele winter slapen ze en in de korte zomers zijn ze wakker. Om wakker te worden is niet veel nodig. Wanneer de diertjes opnieuw blootgesteld worden aan water zijn ze binnen een paar minuten wakker en kruipen ze weer verder. Doordat het diertje dit kan doen kan het zijn leven heel wat oprekken. Van een paar maanden tot een paar jaar.

Bijna beroemd

Toen bioloog en Nobelprijs-winnaar Sydney Brenner een modeldiertje zocht voor genetisch onderzoek binnen de ontwikkelingsbiologie en neurobiologie, dacht hij ook even aan beerdiertjes. Toen hij erachter kwam hoeveel neuronen een beerdiertje had, werd hem dat te ingewikkeld en kwam hij bij de worm C. elegans uit; het eerste organisme waarvan het hele genoom in kaart werd gebracht.

Omgekeerd werkt het ook. Het beerdiertje kan ook nog boller worden dan hij al is. Dat gebeurt wanneer het té vochtig wordt. Bijvoorbeeld bij een overstroming; dan zwelt hij op als een spons en laat zich meedrijven door het water. Pas als hij weer is opgedroogd komt hij weer terug in zijn normale vorm.

De ruimte in

In 2007 ontdekten Zweedse onderzoekers dat het beerdiertje in zijn slaaptoestand heel erg veel kan hebben. Ingemar Jönsson van Kristianstad University stuurde een aantal beerdiertjes van twee verschillende soorten met een satelliet de ruimte in. Het onderzoeksteam wilde kijken of de beestjes de heftige combinatie van het ontbreken van lucht, intense straling van de zon en kosmische deeltjes konden overleven. Na tien dagen keerde de satelliet terug naar aarde. De vacuümtoestand van de ruimte leek de diertjes niet zoveel te kunnen schelen. Nadat ze wat vocht hadden gekregen, kwamen ze binnen dertig minuten uit hun slaap. Ook begonnen ze weer eitjes te leggen waar gewoon gezonde nakomelingen uitkwamen. Maar de UV-straling van de zon, die in de ruimte 1000 keer zo sterk is als op aarde, werd de meeste beerdiertjes toch teveel. Beerdiertjes waren de eerste diertjes die de vacuümomgeving van de ruimte aan bleken te kunnen. Vóór dit experiment was alleen van bacteriën en korstmossen bekend dat ze konden overleven in de ruimte. Beresterk dus, die beerdiertjes.

Bronnen:

  • European Atlas of Soil Biodiversity, JRC European Commission
  • Rachel Courtland, ‘Water bears are first animals to survive space vacuum’, New scientist, 8 september 2008
  • Bob Goldstein, Mark Blaxter, ‘Tardigrades’, Current Biology 12(14), 23 juli 2002

Zie ook:

Serie Bodemdiertjes

Ze hebben geen aaibare vachtjes, imponerende kleuren of glanzende Disney-ogen. Maar wie bodemdieren van dichtbij bekijkt, ontdekt dat ze over een fascinerende schoonheid beschikken. Bovendien zijn ze van onschatbare waarde voor onze ondergrond. Zonder bodemleven geen vruchtbare akkers en weelderige tuinen. Daarom op Kennislink Aarde & Klimaat en Kennislink Biologie de komende tijd een serie Bodemdiertjes. Dit is de vierde aflevering.

26/11/10  DE ZOUTSTE EN DE KOUDSTE

Microben overleven in meest extreme milieus

http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/42115996/

De wetenschap wordt steeds opnieuw verrast door leven op extreme plekken. Waar leven ze? Wat leren wij van ze?

Op de bodem van de diepzee, in hete modderpoelen, in ijskoude poolmeren, in pruttelende zuurbaden, in kokende vulkaankraters. Geen leefplek te extreem voor micro-organismen. Waar een mens voor een bezoekje aan de Zuidpool dure isolatiekleding nodig heeft, passen deze extremofielen zich gewoon aan hun leefomgeving aan. Die excentrieke levensstijl van microben zoals bacteriën, sommige algen en een enkel minigarnaaltje spreekt nogal tot de verbeelding. Hoe doen ze het? Wat kunnen wij er van leren? En zou er ook extreem leven kunnen zijn op andere planeten? Wetenschappers zetten massaal expedities op touw om nieuwe extreme soorten op te sporen. De ontdekkingen vliegen de redacties van de verschillende vakbladen om de oren. Gelukkig zijn Antje Boetius, Samantha Joye en Johanna Laybourn-Parry zo aardig geweest een aantal ontdekkingen van de zoutste en koudste exemplaren op een rij te zetten in twee perspectives in het tijdschrift Science. Hyperzout en ijskoud“De Dode Zee is levenloos”, staat in zowel Genesis als het boek Historia Naturalis van de Griekse schrijver Plinius de Oude. Toch niet. Het is wel een van de zoutste plassen ter wereld, maar in 1936 werden hier toch de allereerste zoutminnende bacteriën gevonden. De microben weten in het ultrazoute water te overleven door zout in het celvocht te concentreren, tot wel acht keer zo geconcentreerd als normaal zeewater. Bovendien beschikken ze over speciale enzymen die waterverlies weten te beperken. Andere exemplaren leven in zilte onderwaterlagen op de bodem van de Zwarte, Rode Middellandse Zee, de Golf van Mexico en rond moddervulkanen in het oosten van de Middellandse Zee. Ook is er zoutminnend leven op de beide polen, onder gletsjerijs, in anderhalf miljoen jaar geleden geïsoleerde zilte poelen en rond het ijzer- en zwavelrijke Antarctische Blood Falls. De micro-organismen in deze plassen en watervallen zijn echte bikkels. Ze houden niet alleen van zout, ze kunnen ook nog eens tegen de extreme kou. De absolute kampioen onder de kouminnende microben is een bacterie die in het ijs van het Himalaya-gebergte leeft: hij plant zich voort bij een temperatuur van -18 graden Celsius. Maar er zijn aanwijzingen dat de bacterieColwellia psychrerythraea het bij -196 graden Celsius uithoudt. Om in de extreme kou kunnen overleven, hebben de kouliefhebbers speciale isolerende ‘jassen’. Bovendien beschikken ze enzymen met antivrieswerking om te voorkomen dat ze vol ijskristallen komen te zitten. Onderzoekers hebben in Antarctische ijspoelen simpele voedselketens aangetroffen met onder meer bacteriën, algen en virussen. De diertjes leven voornamelijk van door eencellige algen uitgepoepte en door virussen gerecyclede organische koolstofdeeltjes. Maar elkaar opvreten is ook heel voedzaam. BuitenaardsWaarom eigenlijk al die moeite om nieuwe soorten te vinden op extreme plekken? Enerzijds zijn de unieke eigenschappen van extremofielen een biotechnologische goudmijn. Zo komen de specifieke eigenschappen van kouminnende bacteriën enerzijds van pas bij de productie van ijsjes, nepsneeuw, dietpillen en de bekende E-nummers in voeding. En zijn zoutbestendige microben van nut voor fotostroomdynamo’s, voedingssupplementen, medicijnen, het kleuren van voeding en de cosmetische industrie. Anderzijds, omdat we op aarde organismen vinden op de meest extreme, ongewone plekken, zou het best wel eens zo kunnen zijn dat er ook buitenaards leven is dat kan overleven in het zoute en koude klimaat van Mars. Of op andere planeten. Frederique Melman Antje Boetius en Samantha Joye, “
°
Thriving in Salt”, in Science, 18 juni 2009. Johanna Laybourn-Parry, “No Place Too Cold”, in Science, 18 juni 2009. Moleculaire fysiologie, regulatorische mechanismen en metabolische controle in microben http://dbit.vub.ac.be/onderzoek.htm  
°

Microben zijn de enige organismen die in de drie domeinen van de “tree of life” – BacteriaEukarya en Archaea – vertegenwoordigd zijn. In feite zijn twee van de domeinen – de Bacteria en de Archaea – uitsluitend uit microben samengesteld. De onderzoeksgroep Erfelijkheidsleer en Microbiologie, onder leiding van Prof. Dr. Daniel Charlier en Prof. Dr. Raymond Cunin bestudeert moleculaire fysiologie en meer bepaald de controle van het metabolisme in modelmicro-organismen die tot de bacteria en de Archae behoren. Deze studies gaan van de gedetailleerde analyse van de regulatie van genexpressie en enzymatische reacties tot de wiskundige modellering van volledige metabolische wegen. Door de analyse van micro-organismen uit die twee domeinen krijgt het onderzoek van MICR bovendien een belangrijke evolutieve dimensie. Veel Archaea zijn ook extremofielen, dwz organismen die in extreme mileus leven : lage of hoge temperatuur (koud-geadapteerd of psychrofielen – van 0째C tot 20째C – en thermofielen – van 60째C tot 100째C), extreme pH’s, enz…, hetgeen de bijkomende dimensie van de adaptatie van enzymatische en regulatorische mechanismen aan extreme omstandigheden koppelt aan studies over evolutie. Moleculaire mechanismen van genregulatie worden bestudeerd bij diverse bacteri챘n en archaea. Dergelijke vitale cellulaire mechanismen berusten op proteïne-ligand, proteïne-DNA en proteïne-proteïne interacties die wij trachten te ontrafelen en tot op atomaire schaal wensen te bepalen. Zowel specifieke (arginine en pyrimidine biosynthese) als globale regulatie (Lrp-regulon bij archaea) worden bestudeerd.


Contacten en linksDe aanpak is multidisciplinair en bevat in vivoin vitro en in silico luiken die nauw verweven zijn. Fysiologie, genetica, moleculaire biologie, fysico-chemie en structuuranalyse worden gebundeld in ge챦ntegreerde en convergente studies. Voor meer informatie contacteer D. Charlier. Regulatie van enzymactiviteit door liganden of door associatie in multi-enzymatische complexen (metabolons) wordt bestudeerd op sleutelenzymen van de arginine en de pyrimidinebiosynthese. Hierdoor worden de mechanismen van interacties tussen sites in proteënen (de basis van verschijnselen zoals allosterie en co-operativiteit) ontrafeld. Aan de hand van in vitro en in silico analyse worden ook de moleculaire strategieën voor thermostabiliteit van enzymen van carbamylfosfaat metabolisme in hyperthermofielen geanalyseerd. Naast deze gedetailleerde studie van specifieke regulatorische mechanismen wordt een meer globale aanpak ook gevolgd. De controle van cellulaire metabolische flux in de argininebiosynthese inEscherichia coli wordt bestudeerd door experimentele manipulatie en mathematische modellering met als doel de hi챘rarchie van de verschillende regulatiemechanismen in de globale controlestrategie van cellulair metabolisme te verstaan. Voor meer informatie contacteer R. Cunin.

_

°

December 2010 Een extreme  extremofiel ? 

°Mono Lake: Home to the Strange Microbe GFAJ-1  Credit: WikipediaInset: Jodi Switzer BlumExplanation: How strange could alien life be? An indication that the fundamental elements that compose most terrestrial life forms might differ out in the universe was found in unusual Mono Lake in CaliforniaUSA. Bacteria in Mono’s lakebed gives indications that it not only can tolerate a large abundance of normally toxic arsenic, but possibly use arsenic as a replacement for phosphorous, an element needed by every other known Earth-based life form. The result is surprising — and perhaps controversial — partly because arsenic-incorporating organic molecules were thought to be much more fragile than phosphorous-incorporating organic molecules. Pictured above is 7.5-km wide Mono Lake as seen from nearby Mount Dana. The inset picture shows GFAJ-1, the unusual bacteria that might be able to survive on another world.

°Zie verder  op Klik hier om een link te hebben waarmee u dit artikel later terug kunt lezen.Levend arsenicum

CHNOPS.docx(488.6 KB)NOTE  :  Definitie leven

The Meaning of Life

by Carl Zimmer / September 5, 2007

“There is no one definition that we agree upon,” says Radu Popa, geobiologist and the author of Between Probability and Necessity: Searching for the Definition and Origin of Life. In the course of researching his book, Popa started collecting definitions that have appeared in the scientific literature. He eventually lost count. “I’ve found at least three hundred, maybe four hundred definitions,” he says. It’s a peculiar state of affairs—biologists have learned more in the past decade about how living things work than we’ve learned collectively over the past several centuries—and an intense debate has arisen over what to do about it. Some are skeptical of science’s ability to come up with a definition of life that’s accurate enough to be meaningful, while others believe a definition is not just possible but essential for the future of biology. “A science in which the most important object has no definition—that’s absolutely unacceptable,” says Popa. “How are we going to discuss it if you believe the definition of life has something to do with DNA and I think it has something to do with dynamic systems? We cannot have a conversation on any level. We cannot make artificial life because we cannot agree on what life is. We cannot find life on Mars because we cannot agree on what life represents.” Recently, a new voice has entered the debate. Carol Cleland, who teaches philosophy at the University of Colorado and works with the NASA Astrobiology Institute—essentially as their philosopher-in-residence—is making a more radical argument: Scientists should simply give up looking for a definition of life. They can’t even begin to understand what life really is, she claims, until they find forms of life profoundly different from those we know here on Earth. Only when we can compare alien life with life on our planet will we understand the true nature of this ubiquitous, ephemeral thing. Cleland believes biologists need to build a theory of life, just as chemists built a theory of the elements and physicists built a theory of electromagnetism. Definitions, she argues, are concerned only with language and concepts, not true understanding. By taking the semantics seriously, Cleland is calling for nothing less than a scientific revolution. Only when we change the way we think about life, she argues, will the true study of it begin. The modern search for a definition of life was framed by a slender book published in 1943, called simply What Is Life? Its author was not a biologist, but a physicist. Erwin Schrödinger, who won the Nobel Prize for his work on quantum physics in 1933, was fascinated by how life seemed to defy the laws of physics. While the universe veered toward entropy, living things somehow created order on a molecular scale. And, somehow, living things could pass on that order from one generation to the next for millions of years. Schrödinger didn’t have much of an answer to offer, but his question inspired James Watson, Francis Crick, and many other pioneers of molecular biology. They discovered that DNA carries genetic information and also discovered the genetic code by which cells turn that information into proteins. They mapped the maze of metabolism that turns lifeless matter into biomass. Molecular biologists began their work on the mysteries of life by studying the microbe Escherichia coli and a few other model organisms. Over time they discovered that what was true for E. coli was for the most part true for all living things, no matter how different they might look on the outside. Scientists began to define life in molecular terms, by its ability to convert molecules into complex organic compounds, and its ability to store genetic information in those molecules that it could pass down from generation to generation. When NASA began designing probes to search for life on other planets, it relied on these sorts of definitions. In 1976, NASA’s Viking probe arrived on Mars equipped with life-detecting devices. It searched for signs of metabolism, observing whether anything in Martian soil could transform carbon dioxide. It also looked for biochemical signs of life, in the form of organic molecules. At first the Viking scientists were intrigued. Something in the Martian soil did indeed seem to consume carbon dioxide. But then Viking failed to find any sign of organic molecules. NASA scientists decided they had not found life, but others think they gave up too quickly. It’s possible that something was wrong with Viking’s definition of life. In January 2007, Dirk Schulze-Makuch and Joop M. Houtkooper pointed out one potential flaw: While most life forms on Earth have cells filled with water, a few are filled with a mix of water and hydrogen peroxide. If Martian life also contained hydrogen peroxide, the chemical could have destroyed organic molecules in the soil. And when Viking heated up samples of soil during its measurements, it would have caused the Martian microbes to destroy themselves. It would have killed the very life it was looking for. Despite such questions, NASA scaled back its search for extraterrestrial life after Viking. It channeled more of its resources into basic questions about life itself, and how life originated on Earth from prebiological chemistry. In the 1980s, for example, NASA-funded scientists began marshaling evidence that life on Earth did not begin with DNA as its genetic molecule. RNA, a single-stranded version of DNA, plays many roles in the cell, such as acting as a messenger of genetic information. But they found that RNA can also act like an enzyme, cutting other molecules apart or joining them together. Maybe, some scientists argued, a simple form of life that used only RNA was the ancestor of more complex life that used DNA, proteins, and RNA. Scientists began exploring the possibility that life as we know it evolved from an “RNA world.” Out of this effort came one of the most popular working definitions of life. In 1992, a group of scientists met to advise NASA on the most promising areas of research to understand extraterrestrial life. “We’re talking about the search for life and the origin of life, and someone said, ‘Do you think we should actually define what it is we’re talking about?’” recalls Gerald Joyce of the Scripps Research Institute in La Jolla, California. It didn’t take long for the scientists to start drowning in possibilities. By the early 1990s, many definitions were already circulating, each focusing on a different set of features found in all living things. Over time, the NASA scientists came to agree that what sets life apart is its ability to evolve according to the basic rules Darwin proposed 150 years ago. Life, they decided, was a self-sustaining chemical system capable of Darwinian evolution. It was the origin of this evolving system that marked the origin of life. Now chemicals were organized into cells, into species, into lineages that survived and changed over millions of years in a process that Earth had never seen before. “ History starts to be written in molecules,” says Joyce. “That’s why biology is different than chemistry.” Joyce is quick to point out that no one at the meeting claimed to have found the ultimate definition of life. But they had found a working definition, one that could be a useful tool for applying what’s known about life on Earth to life elsewhere. As science’s 21st-century capabilities yield an increasing abundance of information, biologists are able to develop more sophisticated working definitions. With each refinement, they aim to further their chances of recognizing new life—whether on other worlds or in their own laboratories. Carol Cleland first began to mull the definition of life in the late 1990s. She had spent much of her career as a philosopher pondering fundamental, metaphysical matters such as cause and effect. But in 1996, when NASA scientists found what looked like microbe fossils inside a meteorite from Mars, Cleland was invited to speak on a panel about the mystery. Looking into the matter, Cleland concluded that a lot of the controversy came out of confusion. Critics were treating the NASA report as if it were experimental science, with a hypothesis that could be tested with experiments. But it’s impossible to do experimental science on a single 4-billion-year-old rock. Instead, the NASA scientists were doing historical science, which Cleland argued was as legitimate a science as experimental science. Cleland’s talk resulted in an invitation to join the NASA Astrobiology Institute. There, as she learned how scientists at the Institute thought about the search for extraterrestrial life, something set off Cleland’s philosophical radar. “Everybody was working with a definition of life,” she says. Cleland began to feel that the concept of attempting to define life was deeply flawed, and she made her concerns public at a meeting called “The Nature of Life” hosted by the American Association for the Advancement of Science in 2001. Speaking to an audience of scientists, she said the search for a definition of life was beyond problematic, and they should simply stop looking for one. The quest could either be impossible or scientifically trivial. End of story. “There was an explosion,” says Cleland. “Everyone was yelling at me. It was really amazing. Everyone had their pet definitions and wanted to air them. And here I told them the whole definition project was worthless.” Not everyone in the audience was yelling, though. “What she said made a lot of sense to me,” says Christopher Chyba, a professor of astronomy at Princeton University. A student of Carl Sagan’s, Chyba made some of the first estimates of how much organic material might have been delivered to the early Earth by comets and meteorites—material that could comprise some of the raw ingredients of life. Having earned a degree in the philosophy of science at the University of Cambridge while studying to becoming a scientist, Chyba felt a natural affinity for Cleland’s perspective. “Carol’s a philosopher and I’m not,” he says. “But these are issues that have interested me for a long time.” Chyba and Cleland joined forces. They combined Chyba’s expertise on astrobiology with Cleland’s philosophical insights, producing a full-out assault on the definition of life. They began to catalogue all the shortcomings of the many proposed definitions of life—how they excluded things we know are alive and included things that aren’t. Cleland, for example, doubts that Darwinian evolution, the core of the NASA definition of life, is essential. “I think those arguments are weak,” she says. She envisions alien microbes filled with enzymes but lacking genes. The enzymes build more enzymes and the microbes split in two. They couldn’t evolve through Darwinian evolution, because they wouldn’t have genes. But they might still change, as their environment changed. Cleland doesn’t claim any evidence that such things exist, but she argues that scientists can’t rule them out. Cleland and Chyba also determined that there was an even bigger problem with the pursuit of a definition of life—one that lies in the nature of definitions themselves. “If you really understand what a definition is,” says Chyba, “it’s not up to handling the problem.” In some cases, definitions are simple. The definition of a bachelor, for example, is an unmarried man. In other words, if you’re a man, if you’re unmarried, you are—by definition—a bachelor. Being a man is not enough to make you a bachelor, nor is being unmarried. This sort of definition does not require a deep understanding of the nature of things. It is simply a way of arranging ideas. “Philosophers have known for a long time that if you want to make a definition, you’re just organizing the concepts in your head,” says Cleland. “That’s what definitions do.” Life is different. Defining it is not just a matter of tying together a collection of concepts. When people try to define life, they choose a few of the features of living things and make them the very essence of life. And that, Cleland and Chyba argue, is a mistake. “We don’t want to know what the word life means to us. We want to know what life is,” says Cleland. In this sense, scientists who try to define life today make the same mistake that alchemists did in the Middle Ages. Alchemists tried to define substances by their properties, without any understanding of the underlying chemistry. Water, for example, was defined according to its ability to dissolve different solids. This definition led alchemists into confusion. Since ice couldn’t dissolve anything, it couldn’t be water. Alchemists gave the name “water” to things that we know now are nothing of the sort. They called nitric acid aqua fortis, or strong water, because it could dissolve most metals. Aqua regia, or noble water, was actually a mixture of hydrochloric acid and nitric acid that was powerful enough to dissolve even gold and platinum, the so-called noble metals. Searching for a better definition of water would have not gotten alchemists out of this mire. A solution only came in the 18th century, as scientists formulated a theory of chemistry. The behavior of water and other substances suddenly makes a lot of sense when you realize that they are all composed of atoms, which are in turn composed of smaller particles. Chemists can now say water is H2O. However, “‘Water is H2O’ isn’t a definition,” says Cleland. “It’s a discovery.” Instead of trying to formulate a definition of life, Cleland and Chyba argue, we need to develop a theory of life—an overarching explanation of nature that joins together a myriad of seemingly random phenomena. Biologists have discovered a number of theories—the germ theory of disease and Darwin’s theory of evolution by natural selection, for example—yet they have no full-fledged theory of life itself. The underlying uniformity of life is one of the great discoveries of modern biology, but it’s also an obstacle. It represents only a single data point, and blinds us to the possibilities of “weird life.” We have no idea exactly which features of life as we know it are essential to life as we don’t know it. A theory of life would allow us to understand what matters to life, what possible forms it can take, and why. It would let us see connections that we might otherwise miss, just as chemists can see the hidden unity between a cloud in the sky and a block of ice. Scientists are already trying to build a theory of life. A number of researchers have been developing a theory in which life is a self-organized system that can be described using the same principles physicists use to describe hurricanes or galaxies. As biologists learn more and more about how the millions of molecules in a cell work together, these theorists can put their ideas to more precise tests. For Cleland, the most promising way to build a theory of life is to look for alien life. In 2013, the European Space Agency plans to put a rover back on Mars. Called Exomars, it will drill into the Martian crust to seek out signs of life. NASA has plans of its own on the drawing board, including one possible mission that would bring Martian soil back to Earth for intense study. Meanwhile, other promising habitats for life, such as some of the moons of Jupiter and Saturn, beckon. Cleland argues that finding alien life would allow us to start figuring out what is truly universal about life, rather than just generalizing from life as we know it. Only when we have more data, she reasons, will we have a basis for comparison. As it stands now, says Cleland, “we have no grist for the theoretical mill.” The far reaches of the cosmos are not the only place where scientists may need to know how to recognize a new kind of life. Indeed, some argue that the first place we encounter unique forms of life may not be on another planet, but in a laboratory where scientists are currently trying to make life from scratch. “It’s going to happen in our lifetime,” promises Mark Bedau, cofounder of the European Center for Living Technology. Genome-sequencing pioneer Craig Venter and his colleagues are trying to come up with a minimal catalog of genes essential to keep an organism alive. They plan to synthesize this bare-bones genome and inject it into a hollow cell. If the cell boots up, it will begin to make proteins from its artificial genome, it will grow, and it will reproduce. Other teams are moving from the ground up. Jack Szostak of Harvard Medical School is leading an effort to build RNA-based life. He and his colleagues have found that RNA molecules can spontaneously slip inside microscopic vesicles, and the vesicles can grow and divide. Szostak, for one, doesn’t think that a definition of life is important to his work. “I’ve never been particularly interested in defining life, or in the debates and philosophical speculations that this topic engenders,” says Szostak. “I’m happy to just get on with the work, which I hope will continue to shed light on possible pathways for the origin of life.” Other researchers disagree. Knowing how to recognize life is important not just scientifically, they argue, but ethically as well. Scientists need to know when their tinkering with chemistry has crossed over into a tinkering with life itself, says Bedau. But Bedau—who is also a philosopher at Reed College—doesn’t think conventional definitions of life will do the trick. “It’s maybe not so useful to focus on a definition of life as to focus on milestones,” he says. “Whether something is alive or not is more a matter of degree.” Bedau has been pondering just what those milestones might be. To qualify as fully alive, he argues, a system needs three basic features. Life needs a container; it needs a way to encode and replicate information; and it needs a way to capture and use energy. What makes this triad special in living things is that each feature depends on the other two. Our DNA can only survive inside a cell membrane, and it depends on our metabolism to power its replication. But membranes depend on our DNA in turn to encode the proteins that can build them. To make metabolism possible, the cell stores its energy and the genes to encode the necessary enzymes. Genes and membranes depend on metabolism to provide their raw ingredients. In the past, scientists have joined together two parts of the triad at a time. And only now are they starting to join all three. For Bedau, to witness this last milestone will offer the opportunity for a close inspection of life’s process—one that may reveal more than we expect. Does it benefit science to abandon these working definitions, these milestones of life? Is it even possible? Can scientists make any progress without them? Will their search toward a theory of life advance more quickly without them? Cleland, for one, thinks so. By arguing that scientists abandon definitions of life, she doesn’t mean that they should throw their hands in the air. “Some scientists view my arguments as leaving them with nothing to constrain their search, but I don’t think that’s true,” says Cleland. As we explore the universe, Cleland thinks we should leave all of our preconceptions about what life has to be at home. “When you go into outer space, you’re going to find weird physical systems,” she says. “Some of them are going to be living, but a lot of them are going to be non-living. There are lots and lots of phenomena discovered on Mars and Titan that nobody has been able to figure out. So we’re going to be running into weird stuff period when we go to other worlds. The most important thing is to search for anomalies.” It’s anomalies, Cleland points out, that have always pushed science forward, as scientists have recognized inconsistencies in their old ideas. They expose the flaws in old ways of thinking. They both force and allow scientists to expand the scope of their vision. If Cleland is right, scientific anomalies have the potential to truly broaden our understanding of life. In some cases, they may turn out to be little more than peculiar chemistry that has nothing to do with life. But in other cases, they may actually be “life” that defies all our expectations of what the term may comprise. If the work of Cleland, Chyba, and others is any guide, biology may be looping back to its ancient roots. The first biologist was Aristotle, who, 2,400 years ago, offered the earliest recorded accounts of life. Of course, Aristotle was also a great philosopher, and his biology and philosophy were intimately connected. Science and philosophy parted ways in the Enlightenment, but today, as biologists push deeper and deeper into the fundamental workings of life, philosophers are turning out to have important things to say about what’s found there. Now, as biology enters a new era, and increasingly incorporates the principles of physics and philosophy, we may be on the cusp of a consilience that will allow us to finally make sense of the whole picture, and not just its parts.
°
VERDICT
: twee vervolgonderzoeken
09 juli 2012  

Het was wereldnieuws, eind 2010: NASA vond in een zeer giftig meertje een buitengewone levensvorm. Die claim  blijkt totaal niet te kloppen: de levensvorm is eigenlijk best gewoon.    Volgens onderzoekers van Princeton, de Universiteit van British Columbia en het Howard Hughes Medical Institute is de bacterie genaamd GFAJ-1 wel erg goed aangepast aan zijn extreme omgeving. Het Monomeer, waar de bacterie is gevonden, zit vol met het giftige arsenicum, maar toch slaagt hij erin zich daar te handhaven. Dat maakt het een zeer goed aangepaste soort, maar nog geen nieuwe levensvorm, aldus de wetenschappers.

NASA maakte in december 2010 bekend in het zeer giftige Monomeer een buitengewoon micro-organisme te hebben ontdekt. Het gaat om de bacterie Halomonadaceae. De bacterie zou volgens NASA niet alleen het zeer giftige arsenicum eten, maar het ook nog eens opnemen in zijn cellen. Sterker nog: arsenicum was een cruciaal onderdeel van het DNA van de bacterie. Al het leven op aarde is opgebouwd uit zes elementen: waterstof, stikstof, zwavel, zuurstof, koolstof en fosfor. Halomonadaceae niet, zo meldden de onderzoekers. Dit micro-organisme leefde in een giftig meer met bijzonder weinig fosfor en bijzonder veel arsenicum. “Het organisme kan fosfor – de ruggengraat van DNA – vervangen door arsenicum,” zo zei onderzoeker Felisa Wolfe-Simon heel stellig.

Buitenaards leven

NASA benadrukte dat de ontdekking enorme gevolgen had voor onze kijk op buitenaards leven.
Als een bacterie een element dat cruciaal is voor leven zomaar kan vervangen door een ander element, is het leven veel flexibeler dan gedacht. En dus kan het leven waarschijnlijk ook op veel meer plaatsen voorkomen.
“De definitie van leven is zojuist uitgebreid,” stelde onderzoeker Ed Weiler tijdens de persconferentie die NASA eind 2010 gaf. “Wanneer we onze inspanningen om leven in het zonnestelsel te vinden voortzetten, moeten we ruimer gaan denken en leven dat we niet kennen in overweging nemen.”

Gehakt Inmiddels is het juli 2012 en wordt er gehakt gemaakt van deze fantastische ontdekking. Wetenschappers schoffelen de studie in het blad Science middels twee papers (deze en deze) keihard onderuit. Ze hebben de bacterie onderzocht, de experimenten van Wolfe-Simon en haar team herhaald en kunnen maar één ding concluderen: de bacterie is zo bijzonder nog niet. Afhankelijk van fosfor “Een stam van de Halomonas-bacterie, GFAJ-1, zou arsenicum als een voedingsstof gebruiken wanneer fosfor beperkt voorkomt en zou arsenicum in plaats van fosfor in zijn DNA verwerken,” zo schrijven de onderzoekers. “Maar wij hebben ontdekt dat arsenicum wanneer de hoeveelheid fosfor beperkt is geen bijdrage levert aan de groei van GFAJ-1.” De bacterie kan bij een gebrek aan fosfor dus wel arsenicum verwerken, maar groeit er niet door. Ook blijkt de hoeveelheid arsenicum in het DNA mee te vallen en zeker fosfor niet te vervangen. “Alles bij elkaar concluderen we dat GFAJ-1 een bacterie is die arsenicum kan weerstaan, maar nog steeds afhankelijk is van fosfor.” En dus blijft er niets over van de groots aangekondigde ontdekking van de onderzoekers van NASA. Is dat verrassend?  Niet zo. De ontdekking werd aangekondigd nog voordat andere wetenschappers – die niet betrokken waren bij het onderzoek – zich over de studie hadden kunnen buigen. De eerste kritieken kwamen vlot na de persconferentie al.  In mei 2011 gaf NASA de arseenbacterie vrij zodat ook andere wetenschappers ermee aan de slag konden. Het was het begin van de ondergang van de buitengewone levensvorm. De bacterie kan in extreme omstandigheden (het giftige Monomeer) overleven en eet soms arsenicum, maar daar blijft het bij. Ook dit organisme bestaat uit de zes scheikundige elementen waar al het leven op aarde (voor zover we weten) op gebaseerd is. Halomonadaceae is dan ook niet buitengewoon, maar in de meest gunstige formulering, hooguit bijzonder. http://sandwalk.blogspot.be/2012/07/rosie-redfield-at-evolution-ottawa-2012.html http://sandwalk.blogspot.be/2013/02/reviewing-arseniclife-paper.html

‘Helse bacteriën’ bestrijden broeikasgas

Gepubliceerd: 17 november 2007

Een fumarole in de krater van de uitgewerkte Italiaanse vulkaan Solfatara. Een deel van het methaan dat eruit ontsnapt, wordt ?opgegeten? door bacteriën.  (Foto Arjan Pol Radboud Universiteit)

Rokende vulkanen zijn de favoriete stek van een nieuwe bacterie die methaan afbreekt. Hij groeit het beste bij vijftig graden en een zuurgraad lager dan één.

 Sander Voormolen

Twéé publicaties over één gevonden bacterie? Microbiologen in Nijmegen en Nieuw-Zeeland rapporteren apart van elkaar, in online vrijgegeven artikelen (Nature  14 november, http://www.nature.com/nature/journal/v450/n7171/pdf/nature06222.pdf ) de vondst van een nieuwe bacterie die onder extreme omstandigheden het broeikasgas methaan kan afbreken via methanol tot kooldioxide en biomassa. De Nederlanders vonden zo’n bacterie in de Solfatara-vulkaan in Italië, de Nieuw-Zeelanders bij het vulkanische Hell’s Gate op hun Noorder Eiland.

Opgekweekte kolonies van de methaanetende bacterie ?Acidimethylosilex fumarolicum? (Foto Arjan Pol Radboud Universiteit)

De bacteriën zijn belangrijke broeikasgasbestrijders. Ze reduceren de natuurlijke uitstoot van methaan door vulkanen bij de bron. Jaarlijks stoten vulkanen wereldwijd naar schatting 45 tot 75 miljoen ton methaan uit. Dat zou veel meer zijn als die bacteriën er niet waren. Methaan draagt naar schatting voor 18 procent bij aan het broeikaseffect. “Deze bacteriën zetten methaan voor de helft om in kooldioxide, ook een broeikasgas, maar de andere helft leggen zij vast in hun eigen groei”, zegt hoogleraar microbiologie Mike Jetten, leider van het Nederlandse onderzoek. In zijn laboratorium in Nijmegen wijst Jetten op een bekerglas met een melkachtige vloeistof. “Kijk, dit is onze minivulkaan. Voel maar, warm”, zegt hij, terwijl hij zijn rechterhand eromheen vouwt. In het glas roert een magneetje de vloeistof, terwijl een wirwar van siliconen slangetjes zorgt voor de aan- en afvoer van de juiste gassen. “Een vulkaan nabootsen in het laboratorium is niet zo moeilijk,” zegt Jetten , “als het maar warm en zuur is.” De Nijmeegse ‘warme melk’ is een pure cultuur van de nieuwe bacteriesoort Acidimethylosilex fumarolicum. De groep van Jetten isoleerde deze uit modder en aarde rond zogeheten fumarolen (plaatsen waar hete gassen uit de aardkorst ontsnappen) in de krater van de uitgedoofde vulkaan Solfatara in de buurt van Napels. Gouden handjes Jetten doet wel nonchalant over het nabootsen van een vulkaan, maar het opkweken van bacteriën die erin leven is niet eenvoudig. Sterker nog, alleen dankzij de jarenlange ervaring in het kweken van bacteriën, en een portie geluk, hadden de Nijmeegse microbiologen succes. Jetten schrijft het toe aan de ‘gouden handjes’ van zijn medewerker Arjan Pol, die dan ook eerste auteur van het artikel is. Pol was geïnteresseerd in zwavelverterende bacteriën en nam daarom contact op met geologen van de universiteit van Napels die toegang hadden tot vulkanische gebieden. Pols Italiaanse vrouw bemiddelde. Zo kon hij monsters nemen bij de fumarolen van de Solfatara. Terug in Nijmegen zette Pol de monsters op een dieet van zwavel, maar ook een paar op methaan. Dit omdat hij van de Italiaanse geologen had begrepen dat zij aanwijzingen hadden dat er in de modderpoelen van de vulkaan ook methaan verdween, waarschijnlijk door bacteriën. Het leek aanvankelijk op niets uit te lopen. Jetten: “Na twee weken gebeurde er niets en na zes weken was er nog steeds geen methaan verdwenen, dus we hadden de hoop al opgegeven. Maar toen werd het gelukkig Paasvakantie en Arjan was twee weken weg. Toen hij terugkwam bleken er toch bacteriën te groeien!” Op dat moment wisten de onderzoekers eigenlijk al dat het ging om een nieuwe bacterie. Van de tot dusver bekende methaanafbrekende bacteriën, zijn er maar enkele die tegen een zure omgeving bestand zijn. De recordhouder was een bacterie uit hoogveen die bij een pH van 4,2 nog kon groeien. Maar het organisme uit de vulkaan voelde zich nog lekker bij een pH van 0,8. Dat zijn ook waarden die in het extreme milieu van de bacterie gevonden worden. Andere bacteriën daar zetten zwavelwaterstofgas dat uit de vulkaan komt namelijk om in zwavelzuur. Jetten zette een flinke som geld opzij en belde met het bedrijf Roche Diagnostics of er mogelijkheden waren het genoom van de nieuwe bacterie te sequencen. “Ze wilden het wel opnemen als proefproject voor hun nieuwe pyrosequencing machine. Zo hadden we ineens de complete DNA-volgorde van deze voorheen onbekende bacterie in handen.” De bacterie bleek te behoren tot de zogeheten Verrucomicrobia, bodembacteriën die over de hele wereld voorkomen. In de 2500 genen van het organisme ontdekte collega Huub op den Camp drie methaanafbrekende enzymen die kenmerkend zijn voor methaaneters. Deze eiwitten wijken in hun structuur echter behoorlijk af van die van andere methaanetende bacteriën. yellowstone Op verzoek van een referent van Nature toonde de groep van Jetten aan dat hun bacterie Acidimethylosilex fumarolicum in ieder geval ook elders ter wereld voorkomt. Rainbow en Joseph’s Coat, twee zure hete bronnen In het Amerikaanse Yellowstone Park, blijken volgens DNA-analyses zeer sterk verwante bacteriën te bevatten. Zou het dan zelfs mogelijk zijn dat de Italiaanse en de Nieuw-Zeelandse isolaten die nu apart beschreven zijn in feite tot dezelfde bacteriesoort behoren? “Genetisch gezien kan dat zeker”, geeft Jetten volmondig toe. In dat geval zal het erom spannen wie de eer toekomt het organisme zijn naam te geven. Wordt het Acidimethylosilex fumarolicum of Methylokorus infernorum, zoals de Nieuw-Zeelanders hun bacterie doopten? Jetten: “In zo’n geval telt de publicatiedatum, maar die is gelijk. We hebben al eens eerder de pech gehad in een back-to-back publicatie de tweede te zijn toen we tegelijk met Denen een nieuwe mariene anammox-bacterie beschreven.” Maar vaststaat dat de Nijmegenaren hun manuscript ditmaal het eerst aanleverden bij Nature, op 4 juli. De publicatie van de Nieuw-Zeelanders kwam pas op 13 augustus binnen.

Leven op 1600 meter onder zeebodem

Ben van Raaij 22 mei 2008 Franse en Britse onderzoekers hebben leven gevonden op dik anderhalve kilometer onder de zeebodem. Zo diep was dat nog nooit aangetroffen. Het gaat om nog onbekende eencelligen, die om precies te zijn op een diepte van 1626 meter onder de zeebodem zaten. Ze behoren vermoedelijk tot de zogeheten Archaea, een aparte klasse microben. Genetisch blijken ze verwant met de bekende thermofiele (hitteminnende) bacteri챘n uit vulkanische heetwaterbronnen. Dat concluderen de onderzoekers onder aanvoering van de Franse microbioloog Erwan Roussel deze week in Science. (23 mei).

De bacteri챘n zijn aangetroffen in 111 miljoen jaar oude sedimenten bij boringen in de Atlantische Oceaan in de buurt van Newfoundland. Het gaat om zogeheten prokaryoten, een evolutionair vroeg type organismen zonder celkern. De stofwisseling van de micro-organismen lijkt geheel aangepast aan de extreme omstandigheden van hun thermisch actieve biotoop, waar temperaturen heersen van 60 tot 100 graden Celsius en hoge concentraties aanwezig zijn van methaan en andere koolwaterstoffen. Die hitte is geen probleem voor de eencelligen, die zich in het oeroude gesteente gewoon voortplanten. De onderzoekers vonden vooral cellen die bezig waren zich te delen. Ze leven van de anaerobe oxidatie van methaan. De ontdekking is een nieuwe aanwijzing dat er een complete biosfeer bestaat diep in de aardkorst onder de oceanen. Volgens de onderzoekers leeft tweederde van alle prokaryoten ter wereld in afzettingen onder de zeebodem. Sluit dit venster Archaea, zoals deze exemplaren die methaan of moerasgas produceren, leven vaak in extreme omstandigheden. Plaatjes van de microbe die ver onder de zeebodem leeft, zijn er (nog) niet. http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html

Zilte hap microben

In zee zwemmen miljoenen verschillende bacteri챘n

De wereldzee챘n herbergen veel meer soorten bacteri챘n dan gedacht, schrijven onderzoekers in het tijdschrift PNAS. In een willekeurige slok zitten er minimaal duizend, in een liter minstens twintigduizend en in alle zee챘n samen tussen de vijf en tien miljoen. Het Nederlandse onderzoeksschip De Pelagia haalde er een boel boven water. “Grote zoogdieren zoals zeehonden en dolfijnen tellen is vrij gemakkelijk en zelfs achterhalen hoeveel soorten vissen er in zee zwemmen is te doen. Van de eerste zijn er niet zo veel en de laatste zijn in ieder geval zichtbaar. Maar als je wilt weten hoeveel bacteriën er in de oceaan leven, dan is dat lastig. Want die kun je met het blote oog niet zien.” Aan het woord is biogeochemicus Jan de Leeuw. Hij werkt bij het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) en hij is een van de leiders van het wereldwijde en ambitieuze project International Census of Marine Microbes. Zoals de naam al zegt, is het doel van dat project te achterhalen wat er zoal aan eencellig leven in de zeeën van de wereld rondzweeft. En hoewel dat misschien onbegonnen werk lijkt, hebben collega’s van De Leeuw al een aardig begin gemaakt. Dat blijkt uit een artikel uit het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) van deze week. Een team onderzoekers onder leiding van de Amerikaan Mitchell Sogin – de andere aanvoerder van het wereldwijde microbenproject – en NIOZ-onderzoeker Gerhard Herndl meldt daarin dat de wereldzeeën veel meer verschillende bacteriën herbergen dan iemand ooit had kunnen vermoeden. “De diversiteit is enorm”, vertelt De Leeuw. “In een liter zeewater zitten wel twintigduizend verschillende soorten bacteriën. In een willekeurige slok water op zijn minst duizend. In de hele oceaan leven waarschijnlijk zo’n vijf tot tien miljoen bacteriesoorten. Daar zijn er nu ongeveer duizend van beschreven, in de zin dat we weten wat ze precies doen. Dat is natuurlijk helemaal niks.” De onderzoekers visten de bacteri챘n op uit de Grote en de Atlantische Oceaan. De Amerikanen monsterden in de Grote Oceaan, ter hoogte van de staat Oregon en specifiek in de buurt van heetwaterbronnen. De Nederlanders namen de Atlantische Oceaan voor hun rekening. Op zes plaatsen, ergens tussen de noordpool en de evenaar, visten ze vanaf het NIOZ-schip De Pelagia op vijfhonderd en pakweg vierduizend meter diepte. Het opgetakelde water werd vervolgens gefilterd en de overgebleven microben ingevroren. Dat invriezen was nodig om het instabiele DNA te conserveren. En het DNA was nodig om te bepalen hoeveel soorten bacteriën er in het water zaten. “Want je kunt bacteriën wel onder de microscoop bekijken, maar dan kom je niet verder dan een stel rondjes en staafjes. Veel meer verschillende vormen zijn er namelijk niet”, weet De Leeuw. En hoewel qua uiterlijk hetzelfde, is het ene rondje het andere niet. Het verschil zit ‘m in de genen. Probleem is alleen dat er daarvan heel veel zijn. En ze allemaal bekijken kost erg veel tijd. De Leeuw: “Dat is ook de reden dat wetenschappers tot nu toe niet in staat waren de enorme diversiteit te doorgronden. Tijd en geld waren de beperkende factoren. Dankzij een nieuwe techniek en geavanceerde apparatuur is het ons wel gelukt.” De onderzoekers bekeken namelijk niet het volledige genoom van de opgeviste bacteriën, maar slechts een klein stuk. Dat stuk is onderdeel van een gen dat codeert voor 16SRNA, dat weer de informatie bevat voor het maken van eiwitten. Maar belangrijker is: iedere bacterie heeft het. “En het is hypervariabel”, voegt De Leeuw toe. “Dat wil zeggen dat het stukje gen wat bekeken is er in iedere bacteriesoort anders uitziet.” In het lab werd daarom uit al het bacterie-DNA precies dat ene stukje geknipt. Vervolgens gingen al die deeltjes door een speciaal uitleesapparaat en een daaraan gekoppelde supercomputer berekende de hoeveelheid en samenstelling van de DNA-stukken. In elke liter telde de computer meer dan twintigduizend verschillende. Los van het feit dat dat er belachelijk veel zijn, viel het de onderzoekers op dat de verdeling niet evenredig was. “Maar enkele soorten waren echt dominant. Van alle andere zaten er maar heel weinig in de monsters, soms zelfs niet meer dan vijf. Juist die soorten zijn voorgaande jaren over het hoofd gezien. Samen noemen we ze dan ook de zeldzame biosfeer.” De Leeuw vermoedt dat de verdeling niet op elke plaats hetzelfde is. “Ik kan me voorstellen dat als de omstandigheden veranderen, het water bijvoorbeeld warmer of zuurder wordt, de samenstelling van de bacteriegemeenschap verandert. Dat willen we dan ook in het lab gaan testen, in tanks waarvan we de watersamenstelling langzaam veranderen. Terwijl we dat doen, nemen we constant monsters. Zodat we kunnen zien of de balans inderdaad verschuift.” Verder is er inmiddels geld binnengehaald voor een groot volgend project, waarin achterhaald moet worden wat er zoal aan andere microben in zee zwemt. “Bacteriën zijn immers niet de enige organismen die je met het blote oog niet kunt zien. Je hebt ook nog archeae, virussen en minuscule algen. Daar gaan we nu naar op zoek. En uiteindelijk willen we natuurlijk een begin maken met te onderzoeken om wat voor microben het nu gaat, wat hun functie is. Niet onbelangrijk, want zij bepalen de stofstromen in de wereld, zoals de koolstofcyclus. Maar met vijf tot tien miljoen verschillende bacteriën is dat geen gemakkelijke klus.” Remy van den Brand Mitchell L. Sogin e.a., ‘Microbial diversity in the deep sea and the underexplored “rare biosphere”’, PNAS, 1 augustus 2006 Sluit dit venster

Toon op originele grootte

In een liter zeewater zitten al duizenden bacteriesoorten. Die zijn vooral verschillend wat hun innerlijk betreft, want qua uiterlijk komen ze niet veel verder dan een rondje of staafje. Foto Bob Morris Sluit dit venster

Prochlorococcus marinus, een hele kleine cyanobacterie. Dit type leeft in grote aantallen in tropische zeeën. Sommige wetenschappers beweren zelfs dat het het meest voorkomende organisme op aarde is. Copyright Bob Andersen en D. J. Patterson Sluit dit venster

Cyanobacterie van dichtbij. Foto S. Murray, M. Hoppenrath, J. Larsen en D. Patterson Sluit dit venster

Met een beetje fantasie is een verzameling bacteriëen net een sterrenhemel. Foto Jed Fuhrman, Universiteit van Zuid-Californië

BlauwAlg (Cyanobacteria ) kan overleven op Mars
Een aardse blauwalg blijkt taai genoeg om levend mee te liften naar Mars en kan zich daar misschien zelfs vestigen.
Sluit dit venster
Is er leven op Marsrobot Spirit? 
Met die waarschuwing komt een internationaal onderzoeksteam in het jongste nummer (juni 2005 )van vakblad Astrobiology.
Ze onderzochten de ‘blauwalg’ Chroococcidiopsis – in werkelijkheid een groene bacterie – die in woestijnen leeft.

Sluit dit venster

 
Het is één van de taaiste overlevers op aarde, dus als deze bacterie een Marslanding niet kan overleven, kan waarschijnlijk geen enkele verstekeling dat, redeneerden de onderzoekers. Maar dat bleek de bacterie dus wél te kunnen.Direct aan het oppervlak van de rode planeet zouden sporen van Chroococcidiopsis binnen een paar minuten door de sterke UV-straling gedood worden, bleek uit de test. Maar onder een laagje stof van een millimeter dik konden ze met gemak 24 uur overleven. Het is dus in theorie mogelijk dat deze bacterie in de kieren van een ruimteschip meelift en zo op Mars terechtkomt, stellen de onderzoekers. Op bepaalde waterrijke plaatsen zou hij zich zelfs kunnen voortplanten. Bij toekomstige missies moet daar rekening mee worden gehouden.
Anders wordt er misschien ooit leven op Mars ontdekt, maar blijkt dat bij nader inzien van de aarde te komen.

Sluit dit venster

Zeg het met bacterieën: De aardse bacterie ‘chroococcidiopsis thermalis’ kan onder zulke extreme omstandigheden overleven dat hij volgens voorstanders van terravorming is te ‘trainen’ om op Mars CO2 uit gesteente te bevrijden. 

CyanobacteriaBlue-green algae
Links

Links to other sites

  • Cyano%20page%20Basic%20information%20and%20pictures%20on%20Cyanobacteria.%20
  • <A%20HREF=” http:=”http:” ?=”” www-cyanosite.bio.purdue.edu=”www-cyanosite.bio.purdue.edu”>Cyanosite
80×5240×3240×4320×1320×2320×3640×1640×2 Set display option above. Click on image to enlarge.
 Copyright GNU Free Documentation License Anabaena sperica, a filamentous cyanobacterium

PHYLOGENY

  • Cyanobacteria— Cyanobacteria
    • Chroococcales
      • Chamaesiphon
      • Chroococcus
      • Cyanobacterium
      • Cyanobium
      • Cyanothece
      • Dactylococcopsis
      • Gloeobacter
      • Gloeocapsa
      • Gloeothece
      • Microcystis
      • Prochlorococcus
      • Prochloron
      • Synechococcus
      • Synechocystis
    • Pleurocapsales
      • Cyanocystis
      • Dermocarpella
      • Stanieria
      • Xenococcus
      • Chroococcidiopsis
      • Myxosarcina
      • Pleurocapsa group
    • Oscillatoriales
      • Arthrospira
      • Borzia
      • Crinalium
      • Geitlerinema
      • Leptolyngbya
      • Limnothrix
      • Lyngbya
      • Microcoleus
      • Oscillatoria
      • Planktothrix
      • Prochlorothrix
      • Pseudanabaena
      • Spirulina
      • Starria
      • Symploca
      • Trichodesmium
      • Tychonema
    • Nostocales
      • Anabaena
      • Anabaenopsis
      • Aphanizomenon
      • Cyanospira
      • Cylindrospermopsis
      • Cylindrospermum
      • Nodularia
      • Nostoc
      • Scytonema
      • Calothrix
      • Rivularia
      • Tolypothrix
    • Stigonematales
      • Chlorogloeopsis
      • Fischerella
      • Geitleria
      • Iyengariella
      • Nostochopsis
      • Stigonema

— A webserver for Cyanobacterial Research at Purdue University.

http://tsjok45.multiply.com/photos/album/1270

Bacterie vormt ecosysteem met alleen soortgenoten

18 oktober 2008 / Michiel van Nieuwstadt

http://vorige.nrc.nl/wetenschap/article2028754.ece In een Zuid-Afrikaanse goudmijn is een bacterie ontdekt die leeft op een diepte van 2,8 kilometer onder de grond, geïsoleerd van andere organismen.

De bacterie audaxviator, dappere reiziger, leeft op 2,8 kilometer onder de grond.
De bacterie audaxviator, dappere reiziger, leeft op 2,8 kilometer onder de grond. Foto Science

Volgens de Amerikaanse ontdekkers van de microbe, Desulforudis audaxviator is hiermee voor het eerst een ecosysteem ontdekt dat bestaat uit één enkele soort (Science, 10 oktober). Audax viator betekent dappere reiziger. Met die naam verwijst eerste auteur Dylan Chivian van Lawrence Berkeley National Laboratory naar een frase uit het boek ‘Naar het middelpunt der aarde’ van Jules Vernes. Chivian isoleerde genen uit 5.600 liter water, afkomstig uit de goudmijn Mponeng. Het water is waarschijnlijk in de loop van vele miljoenen jaren langzaam maar zeker steeds dieper de bodem ingezakt. Tegen de verwachting van de onderzoekers in bleken alle 2.157 DNA-sequenties in het grondwater die voor eiwitten coderen te passen in één enkel genoom. Dat audaxviator alleen leeft, betekent dat het organisme in zijn eigen energie moet voorzien en dat het benodigde bouwstoffen moet halen uit anorganische bronnen. Met name de energievoorziening van de bacterie is bijzonder. Fotosynthese is geen optie in de diepten van een goudmijn en daarom gebruikt audaxviator sulfaten als energiebron. http://nl.wikipedia.org/wiki/Sulfaat    

Het sulfaat anion,SO42−     De structuur en binding van het sulfaat ion

Sulfaat  ion SO42−    ,  wordt gebruikt als het startpunt voor een reactie in het celmembraan waarin waterstofsulfide wordt geproduceerd samen met  de energiedrager ATP. Het sulfaat dat de bacterie nodig heeft voor zijn energiehuishouding is op zijn beurt ontstaan door het radioactief verval van uranium dat diep in de goudmijnen aanwezig is. Hoogenergetische straling die vrijkomt bij het uraniumverval splitst watermoleculen in waterstofgas en waterstofperoxide. In een reactie van het waterstofperoxide met het mineraal pyriet ontstaat dan sulfaat. Audaxviator kan suikers en aminozuren verteren en dus zouden ook dode cellen in de omgeving voor de bacterie een bron van bouwstoffen kunnen zijn. Volgens Chivian is het organisme echter niet van deze organische moleculen afhankelijk. De microbe kan koolstof opnemen uit koolstofmonoxidekoolstofdioxide of bicarbonaat. Stikstof kan audaxviator halen uit ammoniak (NH3), maar het kan ook stikstof verwerken in elementaire vorm (N2). Zuurstof verdraagt de bacterie niet. Net als audaxviator kunnen ook sommige planten leven zonder hulp van andere soorten, bevestigt hoogleraar Moleculaire Biologie Ton Bisseling van de Wageningen Universiteit. In de praktijk halen planten stikstof uit nitraten en ammoniak die door bacteriën worden aangeleverd, maar dit soort stikstofbronnen kan ook ontstaan uit anorganische processen zoals blikseminslag of in de chemische industrie.

Een is een ecosysteem

  Beter dan goud, vinden de onderzoekers hun ontdekking.

Diep in een Zuid-Afrikaanse goudmijn leeft een heus ecosysteem. Het bestaat uit één soort bacterie, die verder niemand nodig heeft om te kunnen leven. Een team van voornamelijk Amerikaanse onderzoekers heeft de soort omhooggehaald van 2800 meter diepte, waar het altijd 60 graden Celsius is en waar geen enkele andere levensvorm voorkomt. Na een grondige analyse concluderen Dylan Chivian en zijn collega’s in Science dat deze bacterie alle genen op zak heeft om de stoffen die hij nodig heeft zelf te maken uit anorganisch materiaal. Zo kan hij bijvoorbeeld stikstof fixeren en koolstof uit opgelost CO2 halen. Zou je hem in een geschikte bodem van een andere planeet uitzetten, dan zit het er dik in dat hij vrolijk voortleeft. Het is voor het eerst dat een levensvorm is gevonden die volledig alleen leeft. Een ecosysteem met maar een enkele soort, dat is ongehoord. Zou dit een oervorm van het leven kunnen zijn? Ook dat hebben de onderzoekers bekeken, en het antwoord is een duidelijk ‘nee’. CandidatusDesulforudis audaxviator, zoals de bijzondere bacterie voorlopig is genoemd, heeft verschillende stukken DNA overgenomen van andere levende wezens, concluderen ze. (Elmar Veerman)

Methaan producerende bacterie op extreme plaats voor het eerst bestudeerd

07 augustus 2012   http://www.scientias.nl/methaan-producerende-bacterie-op-extreme-plaats-voor-het-eerst-bestudeerd/69429 Weet u waar zeker één derde van alle organismen op aarde leven? In stenen en sediment. En weet u wat we van deze organismen weten? Bijna niets! Maar een nieuw onderzoek brengt daar verandering in. Voor het eerst hebben onderzoekers methaan producerende microben bestudeerd die in extreem warm water dat onderzeese vulkanen omringt, leven. En sommige microben houden er bijzondere vriendschappen op na… Onderzeese vulkaan De wetenschappers richtten zich op onderzeese vulkanen. “We zijn geïnteresseerd in microben in diepte gesteenten en de beste plaats om ze te bestuderen is in hydrothermale bronnen nabij onderzeese vulkanen,” legt onderzoeker James Holden uit. “Warm water brengt voedingsstoffen en energiebronnen die deze microben nodig hebben met zich mee.” Groeien De onderzoekers verzamelden microben die heel erg van hitte houden (en het dus prima doen nabij de hydrothermale bronnen) en die methaan produceren. Ze gaven de organismen een bepaalde hoeveelheid waterstof en keken hoe ze groeiden. Ze ontdekten dat alle microben die dezelfde hoeveelheid waterstof kregen even snel groeiden en dat ze dezelfde minimale hoeveelheid waterstof nodig hadden om te overleven. Met een onderzeeër namen de onderzoekers een kijkje bij twee onderzeese vulkanen. Op één van deze twee plaatsen ontdekten ze iets bijzonders. Er was weinig waterstof voorhanden en dus moesten de microben creatief zijn. Ze bleven in leven door te eten van het afval dat andere microben produceerden. “Dat was heel opwindend,” stelt Holden. “We hebben een ecosysteem beschreven waarin methaan geproduceerd wordt en waarin sprake is van een symbiotische vriendschap tussen microben.” Het onderzoek is heel bijzonder. “Voor het eerst bestuderen we deze microben onder het oppervlak, stellen we vast wat hun leefgebied te bieden moet hebben en hoe ze zich onderscheiden van andere soorten.” Door de microben te bestuderen, hopen de onderzoekers onder meer te achterhalen hoe flexibel het leven is en hoe eventueel buitenaards leven er uit zou kunnen zien.

Bronmateriaal:Scientists Define New Limits of Microbial Life in Undersea Volcanoes” – NSF.gov De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Mark Spear / WHOI.
LAZARUS BACTERIA
Micro-organismen overleven eeuwenlange vrieskou Micro-organismen die meer dan 100.000 jaar in het Antarctisch ijs opgesloten zaten, zijn weer gaan groeien nadat ze in een laboratorium blootgesteld werden aan warmte en voedingsmiddelen kregen toegediend.

Het onderzoek vond plaats op de Rutgers-universiteit in de Amerikaanse staat New Yersey. Er werden vijf proeven gedaan met ijs dat minimaal 100.000 jaar ingevroren had gezeten. Het oudste ijs dat getest werd, was 8 miljoen jaar oud. Ook bij dit ijs begonnen de bacteri챘n te groeien, maar wel veel minder snel dan bij het ‘jongere’ ijs. Mars Sommige van de mircro-organismen werden langer dan een jaar in de gaten gehouden, voor er enige activiteit ontstond. De uitkomsten van het onderzoek zijn voor wetenschappers van belang. Aan de hand van de nieuwe informatie kan onder meer bepaald worden hoe lang micro-organismen op bijvoorbeeld een ijzige, koude planeet als Mars, in leven kunnen blijven. DNA Het DNA van de micro-organismen bleek wel erg verslechterd door de lange periode waarin het ingevroren was geweest. Het DNA van de oudste micro-organismen bleek te bestaan uit slechts 210 eenheden. Een gemiddeld micro- organisme heeft onder normale omstandigen ongeveer 3 miljoen DNA-eenheden. De uitkomsten van het onderzoek zijn in de digitale editie van Proceedings of the National Academy of Sciences. Links:

°

Record: bacterie groeit bij min 15 graden

23 mei 2013  11

Ellesmere-Eiland Wetenschappers hebben een nieuwe bacterie ontdekt in de permafrost van Ellesmere-eiland, onderdeel van de Canadese Arctische Eilanden. De permafrost is daar bijna net zo koud als het oppervlak op Mars. Dit maakt de groei van de bacterie zo bijzonder, het is een nieuw record. De bacterie genaamd Planococcus halocryophilus OR1 leeft bij min vijftien graden, de koudste temperatuur ooit gemeten voor bacteriële groei. De ontdekking biedt wetenschappers aanwijzingen over een aantal noodzakelijke randvoorwaarden voor microbieel leven  onder vergelijkbare omstandigheden als de plek waar de bacterie is ontdekt. Zout water Planococcus halocryophilus werd ontdekt nadat een team van onderzoekers meer dan tweehonderd bacteriën in de Arctische permafrost onderzocht. Het team denkt dat de bacterie in kleine stroompjes zout water, in de permafrost, leeft. “Het zout in de permafrost weerhoudt het water ervan te bevriezen bij min 16 graden” legt professor Lyle Whyte uit. “Hierdoor ontstaat er een harde, maar bewoonbare omgeving. Het is niet de meest makkelijke plek om te overleven, maar deze bacterie is in staat om zelfs tot min 25 graden in permafrost actief (‘ademen’) te blijven. Veranderingen Om te begrijpen waarom de bacterie in staat is actief te blijven in zo’n lastige omgeving, onderzocht het team het genoom en ander moleculaire eigenschappen van Planococcus halocryophilus. Zo blijkt dat de bacterie flink wat veranderingen heeft ondergaan om te kunnen overleven in de extreem koude, zoute omgeving. Zo hebben er veranderingen plaatsgevonden in de structuur van de cel; waaronder de membranen die de bacterie bedekken en beschermen tegen de vijandige omgeving waarin deze leeft. Daarnaast kwamen de onderzoekers er achter dat de bacterie vele chemische verbindingen binnen de cel heeft. Deze treden op als een soort van moleculaire antivries, om te voorkomen dat de bacterie compleet bevriest. Tegelijkertijd beschermen deze verbindingen de cel tegen de extreem zoute omgeving. Klimaat Toch denken de wetenschappers dat er ook een minder goede kant aan de bacterie zit. “Bacteriën zoals deze kunnen mogelijk een gevaarlijke rol spelen in extreem koude omgevingen zoals het Noordpoolgebied. Zij verhogen de koolstofdioxide-uitstoot van smeltende permafrost, één van de gevolgen van de opwarming van de aarde.” De onderzoekers zijn hoe dan ook blij met de vondst. “We kunnen een hoop leren van deze bacterie. Vooral over het microbiële leven ergens anders in ons zonnestelsel.”

°
LAZARUS  BACTERIEËN 
Een levend organisme van meer dan 250 miljoen jaar oud
250 miljoen jaar oude bacterie opnieuw levend
20/10/2000  Amerikaanse onderzoekers hebben een 250 miljoen jaar oude bacterie uit zijn “langdurige slaap” gehaald en opnieuw tot leven gewekt. De bacterie is daarmee het langst levende (bekende) organisme ter wereld, zo staat donderdag in de jongste editie van het Britse vakblad Nature. Het onderzoeksteam rond Russell Vreeland van de West Chester University in Pennsylvania isoleerde het eencellig organisme uit een zoutkristal en dienden het een vloeibaar substraat toe om het groeiproces aan te sporen. Het kristal is afkomstig uit een oude gesteentelaag in Carlsbad in de Amerikaanse staat New Mexico. Een parelgrote holte in het kristal, die met een zoutlaag gevuld was, zorgde ervoor dat de bacterie kon overleven. Toen de eerste dinosauriërs zich op de aardbol vestigden, sloot het kristal zich om het organisme. Op die manier kon het miljoenen jaren overleven, vermoedelijk als spore – in een langdurig stadium zonder meetbare stofwisseling.
http://www.geo.uu.nl/ngv/geonieuws/geonieuwsnr.php?nummer=92 1 Mei 2005, jaargang 7 nr. 9 Enkele jaren geleden werd uit een vloeistofinsluitsel in Permisch steenzout – uit de Salado Formatie in Nieuw Mexico – een bacterie geïsoleerd. De vondst van zo’n Permische bacterie zou nog niet zo bijzonder zijn geweest als het om een fossiel exemplaar was gegaan. Dat was echter niet het geval: het bleek mogelijk om de bacterie (Virgibacillus sp.) in een kweek te vermenigvuldigen. Het ging dus om een nog levend exemplaar.Althans, volgens de onderzoekers. Bacterieen (Virgibacillus) uit het Permische zout

Een levend organisme van 251 (+/- 0,2) miljoen jaar oud leek echter zo onwaarschijnlijk – zo niet onmogelijk – dat de vondst door velen werd beschouwd als een ‘foutje’. Het zou daarbij niet gaan om een verontreiniging met een recente bacterie (de publicatie maakte juist gewag van extreme sterilisatietechnieken), maar de bacterie zou lang na de afzetting van het zout daarin terecht zijn gekomen. Deze ‘beschuldiging’ was niet zomaar uit de lucht gegrepen, want het zoutkristal waarin het pekelinsluitsel met de bacterie zat, maakte deel uit van een een stuk steenzout dat in een soort holte in het zoutpakket was neergeslagen; het afwijkende karakter blijkt onder meer uit de grootte (meer dan 1 cm) van de halietkristallen die deze eerdere ruimte nu opvullen. De vraag is dus wanneer de opvulling van de holte met grove zoutkristallen plaatsvond. Om dat na te gaan, is nu een nieuw stuk steenzout uit dezelfde formatie en van dezelfde plaats (op 564 m diepte) in de mijnschacht onderzocht. Doorsnede door de Waste Isolation Pilot Plant bij Carlsbad (New Mexico). De vindplaats van de nog levende Permische zoutbacterie is aangegeven door een sterretje Bij dit onderzoek bleek uit sedimentologische karakteristieken dat de holtes in het zout niet na de afzetting zijn ontstaan, maar synsedimentair waren, d.w.z. dat de neerslag van zout niet leidde tot een massief pakket, maar dat daarin vanaf het allereerste begin al ruimtes aanwezig waren. Toen dit duidelijk was geworden, werd de vraag natuurlijk wanneer die ruimtes weer werden opgevuld: tijdens, kort na, of lang na de opbouw van het zoutpakket. Vergelijking met recente milieus waarin zoutafzetting plaatsvindt, geeft aan dat ruimtes al worden opgevuld wanneer er nog maar weinig zout boven is afgezet; op 50 m diepte komen al geen zichtbare pori챘n meer voor. Verder blijkt uit de Kwartaire zoutafzettingen bij Salar de Atacama (Chili) dat er in zoutholtes in de bovenste twee meter al grote zoutkristallen uitkristalliseren uit het pekelige grondwater. Dat betekent echter nog niet per definitie dat alle openingen met het oppervlak ook snel verdwijnen.Om na te gaan of dergelijke openingen inderdaad kunnen hebben bestaan in het Permische zoutpakket, zochten de onderzoekers uit bij welke temperatuur de grove zoutkristallen (waaruit de bacterie afkomstig was) werden gevormd, en wat de chemische samenstelling was van de pekel waaruit ze uitkristalliseerden. Daartoe werden onder meer de 0,01-0,5 mm grote (in uitzonderlijke gevallen 3 mm) pekelinsluitsels geanalyseerd. Uit de microthermometrische analyses bleek dat de uitkristallisatie bij 17-37 graden Celsius moet hebben plaatsgevonden; de gemiddelde gevonden waarde is 23 graden Celsius. Al deze temperaturen liggen binnen het bereik van de temperatuur van pekelig grondwater, waarbij ook de variatie in temperatuur tussen dag en nacht alsmede die tussen zomer en winter in aanmerking is genomen. Verder werden chemische samenstellingen met diverse technieken bepaald. Daaruit blijkt dat de pekel, toen die in zoutkristallen werd opgesloten, dezelfde samenstelling moet hebben gehad als de zee gedurende het Laat-Perm.De conclusie die de onderzoekers op basis van al hun analyses trekken, is dat de pekelinsluitsels (en dus ook de bacterie daarin) moeten zijn ontstaan terwijl het zoutpakket nog werd gevormd, dus voor het einde van het Perm. De gevonden (levende) bacterie zou dus ruim een kwart miljard jaar ‘levend begraven’ zijn geweest.

Referenties:
  • Satterfield, C.L., Lowestein, T.K., Vreeland, R.H., Rosenzweig, W.D. & Powers, D.W., 2005. New evidence for 250 Ma age of halotolerant bacterium from a Permian salt crystal. Geology 33, p. 265-268.

Foto van de bacterie (Russell Vreeland en William D. Rosenzweig) welwillend ter beschikking gesteld door Russell Vreeland, Department of Biology, West Chester University, West Chgester, PA (Verenigde Staten van Amerika). Lijnfiguur welwillend ter beschikking gesteld door Cindy Satterfield, Department of Geological Sciences and Environmental Studies, State University of New York, Binghamton, NY (Verenigde Staten van Amerika). http://www.sciencedaily.com/releases/2007/08/070827174320.htm http://phys.org/news180095166.html Researchers Joel Pumple (left) and Fabrice Calmels drill into the permafrost. http://www.taiga.net/yourYukon/col2069.jpg Permafrosts wig http://www.msnbc.msn.com/id/20468872/ns/technology_and_science-science/t/ancient-dna-boosts-hope-alien-life/ http://www.uofaweb.ualberta.ca/newtrail/nav03.cfm?nav03=86919&nav02=86918&nav01=86916 ° °            Creatie lesuur  &  andere   reli-troep  http://www.scheppingofevolutie.nl/index.php?url=art_oudzout.htm http://www.scheppingofevolutie.nl/index.php?url=art_perm_bacterien.htm of de engelse(AIG)  versies waarvan de nederlandse artikelen  doorslagjes zijn   “…. Bacteria revived from salt crystals supposedly 250 million years old, suggest the salt is not millions of years old……” http://creation.com/salty-saga#20120329 http://creation.com/arent-250-million-year-old-live-bacteria-a-bit-much Een  belangrijke  drogreden die in deze artikelen ( over de ouderdom van de aarde  ) wordt gehanteerd  is 

(omdat de wetenschap( ook in dit geval )  niet juist zit is  wetenschap  niet betrouwbaar en moet derhalve  het YEC perspektief juist zijn ) bron :   http://rationalwiki.org/wiki/101_evidences_for_a_young_age_of_the_Earth_and_the_universe ° http://www.answersingenesis.org/articles/am/v7/n4/dna-bacteria “If the modern bacteria were the result of 250 million years of evolution, its DNA should be very different from the Lazarus bacteria (based on known mutation rates).” – Isn’t this another version of the old mantra    ‘….if man is descended from gorillas, why are there still gorillas…’ question? It’s just an attempt to deliberately misrepresent evolution. It’s pathetic and childish. Other  YEC  creationist “arguments”  vs old earth arguments OPTHALMOS  argument  &   other  bogus  –> Adam & Eve  had  a  bellybutton  ?    yes or No ? = Crea answer : it doesn’t matter  ;  God did it anyway   & as he liked it     —>God created the earth and universe with age.: God did it  the way He liked  ... 

  • Young Earth Creationists love to claim that Earth was made to seem old. I don’t know about that. If we believe that God will never lie, why is  He  nevertheless  doing it by setting op these claptrap tricks  (  Isn’t claiming that God left evidence that Earth is(seemingly ) billions of years old, accusing Him of lying?)… and/or  why has He eventueally   to ” test our faith ..” . Isn’t  He all Knowing then  ?

  *- old sedimentary deposits and ice-cores  with inclusions  : god did it + geologists are wrong *-everything else: god did it + everybody else is wrong PB :Lazarus Bacteria “… ik werd  geattendeerd op een stukje in Elsevier. Het betrof een artikeltje over permafrost bacteria: Wetenschappers hadden ze weer tot leven gewekt (ze waren natuurlijk nooit dood geweest). Lazarus bacteria, dus, en zeker een half miljoen jaar oud (want ze zaten in de permafrost).  “Knap werk”, denk je dan, “de wetenschap staat voor niets”. De wetenschapper die dit onderzoek uitvoert is een bekende: Professor Eske Willerslev van de Universiteit van Kopenhagen….”  

PDF Afdrukken E-mail

°

Langdurig ingevroren bacterieën repareren beschadigd DNA

Kun je een half miljoen jaar in bevroren toestand doorbrengen en toch in leven blijven? Ja, dat kan. Bacteriën die uit zulk oud (en nog ouder) ijs zijn geïsoleerd, blijken (soms) nog in leven; in het laboratorium kan er zelfs een kweek van worden gemaakt, waaruit blijkt dat ze zich ook nog kunnen voortplanten. Hoe die primitieve organismen zo lang onder zulke ongunstige omstandigheden in leven kunnen blijven, is een raadsel. De meest aangehangen hypothese van biologen is dat de microben onder zulke omstandigheden een soort ‘winterslaap’ beginnen die zo diep is dat hun activiteit (die alleen al nodig is om het lichaam ‘draaiende’ te houden) vrijwel nihil is. Ze gebruiken dus praktisch geen energie, waardoor ze het lang – zelfs geologisch lang – kunnen uithouden zonder voedsel. Het nemen van monsters uit de permafrostbodem van Yukon Toch is met die hypothese het probleem niet opgelost. Bij ieder levend organisme raakt op den duur namelijk het DNA beschadigd. Bij meer complexe organismen is dat lang niet altijd een probleem, want de cellen met beschadigd DNA in de celkern sterven af en worden vervangen door andere cellen, gewoonlijk met het oorspronkelijke DNA. Bovendien hebben vrijwel alle organismen een mechanisme waarmee beschadigd DNA kan worden gerepareerd. Daarom kunnen bijv. ook mensen – ondanks het feit dat er al voor de geboorte cellen afsterven – tientallen jaren in leven blijven, hun functies uitoefenen en zich nog voortplanten. Mannen kunnen dat zelfs vaak tot op zeer hoge leeftijd. En dat kunnen ze ondanks het feit dat het DNA in de kern van veel van hun cellen die betrokken zijn bij de voortplanting in de loop der tijd beschadigd is geraakt. Ze kunnen daarom ook op hoge leeftijd nog hun erfelijke eigenschappen aan de volgende generatie doorgeven.

Enkele van de genomen grondmonsters Onderzoeker Eske Willerslev

Bij microben ligt dat echter anders. De individuen van veel soorten microben bestaan namelijk slechts uit één cel (met dus maar één celkern), of er is zelfs helemaal geen celkern. Dat impliceert dat het DNA in de cel(kern) – als het beschadigd raakt – niet kan worden vervangen, omdat er geen nieuwe cellen (met oorspronkelijk DNA) worden bijgemaakt. Omdat beschadiging van DNA een proces is dat betrekkelijk gemakkelijk optreedt, hebben ook microben echter een mechanisme waarmee ze beschadigd DNA kunnen repareren. Dat reparatieproces is echter een activiteit die energie kost. Een microbe die zeer lang in diepe ‘winterslaap’ blijft omdat de omstandigheden geen normale activiteit toestaan, ontplooit volgens de huidige inzichten echter geen energievretende activiteit. Daarom moet worden geconcludeerd dat eencellige organismen na een langdurige periode zo’n grote kans hebben op beschadigd DNA dat ze zich niet meer kunnen voortplanten. IJswiggen zijn karakteristiek voor permafrostgebieden Toch doen ze dat. Bacteriën die zijn geïsoleerd uit ijs van 400.000-600.000 jaar blijken zich toch weer te kunnen vermenigvuldigen. Onderzoekers zijn erin geslaagd om het DNA van deze bacteriën (uit de permafrost van de Canadese provincie Yukon) te isoleren, en uit analyse van dat DNA blijkt dat er wel degelijk reparatie van het DNA moet hebben plaatsgevonden. Volgens de onderzoekers betekent dit dat er bacteri챘n zijn die ook over geologisch lange tijden onder ongunstige omstandigheden het mechanisme om DNA te repareren in stand houden. Deze typen zouden een veel grotere kans hebben om langdurig te overleven dan bacteri챘n die zich alleen maar in diepe slaap houden. Dit zou interessante consequenties kunnen hebben. Zo zou de permafrost wellicht een schatkist kunnen blijken met bacteriën die thuishoren in het milieu dat ter plaatse bestond voordat de permafrost zich ontwikkelde. Ook zou het kunnen betekenen dat bacteriën die ooit op bijvoorbeeld Mars leefden, zich – ook nadat de planeet voor actieve microben (en complexere organismen) onbewoonbaar werd – in leven hebben kunnen houden.

Referenties:
  • Johnson, S.S., Hebsgaard, M.B., Christensen, T.R., Mastepanov, M., Nielsen, R., Munch, K., Brand, T., Gilbert, M.Th.P., Zuber, M.T., Brunce, M., R첩nn, R., Gilichinsky, D., Froese, D. & Willerslev, E., 2007. Ancient bacteria show evidence of DNA repair. Proceedings of the Academy of Sciences of the United States 104, p. 14401-14405.

Foto’s (van Duana Froese) welwillend ter beschikking gesteld door Eske Willerslev (Institute of Biology, University of Copenhagen, Kopenhagen (Denemarken). http://www.geo.uu.nl/ngv/geonieuws/geonieuwsart.php?artikelnr=858

Bacterie overleeft half miljoen jaar

28 augustus2007 . In de permafrost van Siberie«, Alaska en de Zuidpool zijn levende bacterieën ontdekt van een half miljoen jaar oud. Het zijn de oudste levende wezens op aarde.

De micro-organismen zijn al die tijd intact gebleven doordat ze actief spontaan optredende beschadigingen in hun DNA repareerden.
Een internationaal team van microbiologen berichtte daarover gisteren in het Amerikaanse wetenschappelijk tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Lang dachten biologen dat bacterieën het best konden overleven als spore. Sporen zijn slapende, ingekapselde cellen die geen actieve stofwisseling meer hebben. Maar die strategie is niet toereikend voor extreem lange overleving. Vroeg of laat gaat het genoom van deze organismen ten onder aan hydrolyse en oxidatie. De DNA-ketens breken en plakken soms in de verkeerde volgorde weer aan elkaar, waardoor de spore op den duur niet meer levensvatbaar is. In de permafrost gaat het anders, concluderen de onderzoekers onder leiding van Eske Willerslev van de universiteit van Kopenhagen nu. De stofwisseling blijft op een zeer laag pitje actief waardoor de noodzakelijke DNA-reparaties nog altijd uitgevoerd kunnen worden. Hiermee kunnen de bacterieën spontane degeneratie net voorblijven, waardoor zij zich weer zouden kunnen gaan delen als het ijs zou smelten. Het team van Willerslev heeft niet geprobeerd de bacterieën te kweken. In de praktijk is gebleken dat minder dan een procent van de bacteriesoorten zich laat kweken onder laboratoriumomstandigheden. Daarnaast zijn dat soort kweken extreem gevoelig voor besmetting door hedendaagse bacterieën, die de cultuur meteen zouden overgroeien. Daarom besloten de onderzoekers om het bestaan van levende bacterieën in het ijs indirect via het DNA aan te tonen. Als bewijs voor het bestaan van levende bacterieën voeren lange DNA-ketens (4000 basenparen of langer) op. Alleen organismen die hun DNA op orde weten te houden hebben ketens van die lengte. De onderzoekers vonden zo bewijs voor levende bacterieën in permafrostbodems tot een half miljoen jaar oud. Ze zeggen dat hun onderzoek implicaties heeft voor het zoeken naar buitenaards leven. Levensvormen in het ijs op Mars en op de maan Europa van de planeet Jupiter zouden mogelijk in vergelijkbare omstandigheden weten te overleven.
Bacteria trapped in permafrost breathe and repair their DNA for more than half a million years

http://www.pnas.org/cgi/reprint/0706787104v1?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&fulltext=Ancient+bacteria+show+evidence+of+DNA+repair%2C%22+&searchid=1&FIRSTINDEX=0&resourcetype=HWCIT Ancient bacteria show evidence of DNA repair DNA damage | long-term microbial survival | metabolic activity ) Sarah Stewart Johnson Martin B. Hebsgaard , Torben R. Christensen Mikhail Mastepanov , Rasmus Nielsen Kasper Munch Tina Brand M. Thomas P. Gilbert Maria T. Zuber Michael Bunce Regin Rønn David Gilichinsky Duane Froese and Eske Willerslev *Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, 54-810, Cambridge, MA 02139; {dagger}Centre for Ancient Genetics and Centre for Comparative Genomics, Institute of Biology, University of Copenhagen, Universitetsparken 15, DK-2100 Copenhagen Ã˜, Denmark; {ddagger}GeoBiosphere Science Centre, Lund University, S철lvegatan 12, Lund, 22362 Sweden; {sect}Ancient DNA Research Laboratory, Murdoch University, Perth, WA 6150, Australia; Soil Cryology Laboratory, Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Russia; and ||Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada T6G283  Communicated by P. Buford Price, University of California, Berkeley, CA, July 25, 2007 (received for review June 14, 2007) Abstract Recent claims of cultivable ancient bacteria within sealed environments highlight our limited understanding of the mechanisms behind long-term cell survival. It remains unclear how dormancy, a favored explanation for extended cellular persistence, can cope with spontaneous genomic decay over geological timescales. There has been no direct evidence in ancient microbes for the most likely mechanism, active DNA repair, or for the metabolic activity necessary to sustain it. In this paper, we couple PCR and enzymatic treatment of DNA with direct respiration measurements to investigate long-term survival ofbacteria sealed in frozen conditions for up to one million years. Our results show evidence of bacterial survival in samples up to half a million years in age, making this the oldest independently authenticatedDNA to date obtained from viable cells. Additionally, we find strong evidence that this long-term survival is closely tied to cellular metabolic activity and DNA repair that over time proves to be superior to dormancy as a mechanism in sustaining bacteria viability.

Terravorming
RESISTENTIE  EN OERBACTERIEEN

1.-Er zijn significante aantallen soorten  oude micro-organismen bekend  die  aanwezig zijn  in de permafrost.

Zij zijn kompleet  bewaard en  geïsoleerd gebleven  binnen in ijskernen tot 400 m diep en  bij grondtemperaturen tot -27°C en  te vinden  in beide polaire gebieden . De leeftijd van de cellen correleert met de ouderdom van de permanent bevroren staat van de gronden….
De oudste cellen gaan terug tot ~3 miljoen jaar in het Noordpoolgebied, en tot  ~5 miljoen jaar aan  de Zuidpool
Het  zijn de enige bekende levensvormen die  hun levensvatbaarheid  gedurende  geologische tijdsperiodes  behouden  hebben.
Bij het ontdooien van  de  permafrost starten  hun fysiologische activiteiten opnieuw op en dat  stelt dit ” oude leven”  onvermijdelijk  aan moderne ecosystemen bloot. Aldus, vertegenwoordigt de permafrost stabiele en unieke fysico-chemische complexen , die de  levensvatbaarheid  van deze  organismen  onvergelijkbaar langer  dan een enig  andere bekende habitat,  handhaaft.
Als wij met de diepte van de permafrostlagen rekening houden, is het gemakkelijk om te  besluiten dat de bevroren  organismen  een totale microbiale biomassa vertegenwoordigen die vaak hoger is dan die in de toplaag (of de gronddekking ). Deze grote massa komt vrij in de huidige biosfeer  , bij het ontdooien van de permafrost…
(December 08, 2007)
2.-Microben hebben elkaar miljarden jaren bevochten, ze zijn dan ook goed in de (chemische )oorlog  op micro-niveau . Eencelligen en prokaryoten  leven over het algemeen in overvolle, moordend  concurrerende veelsoortige  levensgemeenschappen die worden geklasseerd in  ecosystemen  , zoals  bijvoorbeel  “grond ”  : één gram ervan , een snuifje ,zit vol met meer dan ruim een  miljoen bacterieën,  en nog eens  een  groot  miljoen actinomyces,  dus bijna evenveel  schimmels / paddestoelen, dicht bij het  miljoen protozoa  , en tot 10.000 algen — elk van die  soorten (en individuen) zijn in een konstante worsteling betrokken  ter overleving van de eigen soort   .
Schimmels ( fungi —>  eukaryoten ) hebben   steeds  stoffen ontwikkeld om  hun voedselconcurenten en  aanvallers  ( voornamelijk  bacterieen ) te vernietigen ; het zijn de biologische  producenten en de  eerst ontdekte echte natuurlijke antibiotica ( voornamelijk de beta lactamase groep –> penicilline )
Natuurlijk hebben ook de bacterieen -soorten onder elkaar strijd geleverd en specifieke verdelgingsmiddelen ontwikkeld tegen hun antagonisten ( inclusief fungiciden )
Bovendien is ontdekt dat ook hogere dieren en planten bactericiden hebben ontwikkeld ( of minstens een goede habitat bieden voor bepaalde “nuttige schimmels en andere microben” in de strijd tegen pathogenen  en  potentieel ontsporende commensalen ) …
Het is dus helemaal geen  wonder dat de succesvolste bacterieën de hoogst efficiënte ( en vlug wisselende ) verdedigings ,  aanvallende  en  concurrerende strategieën hebben ontwikkeld . Voorts schijnen ze zich gemakkelijk  aan te passen aan nieuwe  voorwaarden  die  gunstig( kunnen ) zijn  voor  snelle groei( voortplanting  of horizontale en vertikale spreiding )en die op tijd  investeren( door voldoende grote genetische variatie in de populaties van hun soort ) in  beschermende reactie die eventueel worden vereist   . Bacterieën bezitten duidelijk veel  troeven wanneer het om overleving gaat .
Dat dateert dus niet van vandaag , maar ook al van  vroeger ….de( in permafrost ) ingevroren  oude  bacterieen … hebben wel degelijk in microbieele ecosystemen  geleefd VOORALEER ze werden  ingevroren …Men kan zelfs speculeren dat ze verschillende keren  zijn ontdooid en zich moesten aanpassen ( en resistenties ontwikkelen tegen allerlei nieuwe dreigingen )  aan de dan heersende ecosystemen , waarna ze weer werden ingevroren  …Het is ook mogelijk dat deze bacterieen nog steeds resistentie bezitten  tegen microben( en hun produkten ) die allang zijn uitgestorven ….
Geconfronteerd met antibiotica, kunnen bacterieen  vernietiging ontwijken door nieuwe genetische  informatie te verwerven ; door hun permanent verworvengenetisch materiaal (chromosomale DNA) te muteren  of nieuwe genen van andere microben (extra chromosomale DNA) te lenen (HGT–> gene swapping  ) Dergelijke  genetische  veranderingen laten een bacterie toe , de  verschillende soorten enzymen  aan te maken  die het de dreiging  van een antibioticum of  andere  bactericide  giften en toxines ( bijvoorbeeld  invasieve zware metalen of  kompleet kunstmatige  bactericiden zoals zuivere sulfa’s ) buiten werking te  stellen…
Deze moleculaire mechanismen  kunnen  het  antibioticum  verhinderen zijn  moleculaire doel ( waaraan het normaal bind of de werking verhinderd ) te bereiken; en/of veranderd totaal het moleculaire doel van deze  chemische machientjes  .
Werking van “antibiotica “
De meeste antibiotica  maken prokaryotische(=bacterieele )cellen  dood  door één van vijf  biochemische basismechanismen en structuren   onbruikbaar te  maken :
1) Verstoring van de synthese ( of vernietiging )  van het  buitenste celmembraan . (Penicilline, cephalosporins, vancomycin, teicoplanin, cycloserine en isoniaziden  binden aan  die enzymen nodig om de bacterieele buitenste  celmembraam te bouwen en metabolisch  te onderhouden en repareren : deze  bactericide  stoffen ( van meestal op  (van  oorsprong of van  inspiratie)organische structuren gebaseerde samenstellingen  ) saboteren de  structurele integriteit.)
2) Remming en uitschakeling  van eiwitsynthese. (Het Tetracycline, erythromycins, en aminoglycosides binden zich aan  de ribosomen vast, en maken  daardoor het apparaat onbruikbaar om de nodige proteïnen te produceren. Rifamycines  bemoeien zich  met de DNA” vertalingen ” RNA (translatie )3) Interferentie met DNA. (Ciprofloxacine en andere quinolones  blokkeren of bemoeilijken dewerking  van  gyrase  en/of topoisomerase IV,___ enzymen  noodzakelijk voor de DNA duplicatie –> en bijgevolg de deling  van het prokaryote organisme
4.) Remming van metabolische enzymen. (De Sulfonamiden ( de sulfa’s ) en het p-aminosalicylic zuur, blokkeren de capaciteit van een bacterie om voedingsmiddelen te metaboliseren en zich  van zijn afvalproducten ontdoen –> moleculaire verhongering en zelfvergiftiging .)
5.) Wijziging van  de doordringbaarheid ( voor bepaalde groepen stoffen ) van het  cel-membraan (Polymyxines beschadigen de integriteit van het buitenste  membraan   en  laten  toe dat  essentieele cellulaire  stoffen/componenten weg-lekken.)
Dat verschillende ” antibiotica ” ingrijpen op  hetzelfde ( een van de  reeds bekende  vijf ) moleculaire mechanisme , wijst er al op dat ook in deze wereld “vele wegen naar rome leiden ” er kunnen  dus ook wel wegen tussen zitten die we nog niet kennen ( nog niet ontwikkelde antibiotica )maar toch ook ingrijpen  op dezelfde basismechanismen … Bacterieen die in staat zijn een goed antwoord te ontwikkelen ( resistentie ) op een moleculaire  batericidieele  dreiging , zullen misschien ook  minder gevoelig worden voor gelijkaardige  ( of zelfs kompleetverschillende )middelen  die dezelfde moleculaire  handvatten  bedienen (of onklaar  maken )op de bekende wijze …
3.- De ontdekking dat bacterieën gemakkelijk  antibiotica ( inclusief andere bactericiden en artificieele produkten ) kunnen  verdragen  is verre van  nieuw. Abraham en Ketting hebben  in 1940 al genoteerd dat Escherichia coli snel de antibiotische  werking  van  penicilline -buiten werking stelde  (o.m. door  de substantie van het middel te vernietigen )  … zij noemden het bacterieel  product dat dit bewerkstelligde   “penicillinase.” Sindsdien is gevonden  dat  bacterieen snel bijna elke nieuwe bactericide ( niet alleen maar ” natuurlijke ” antibiotica/ maar syunthetische herschikkingen )  met grote vaardigheid onbruikbaar maken ; Ze ontwikkelen nieuwe biochemische aanpakken en werkwijzen ( = alternatieve oplossingen  en insteken / pathways ) , nieuwe proteïnen, en nieuwe strategieën voor hun overleving : Ze zijn daarbij  ingenieuzer  en ( door hun razend snelle genratiewisselingen , horizontale en vertikale verspeidings-vitesse  ) vlugger  dan die bedacht door mensen om hen met bochemische middelen en pharmaca te vernietigen.
Het voortdurend in de pas blijven  met   bacterieën die voortdurend  hun   gevoeligheid veranderen  , vereist  meer dan enkel nieuw te ontwikkelen  antibiotica. Het vereist menselijke strategieën  die  elk afzonderlijk minstens   zo knap  zijn  als die van de bacterieën die we  bestrijden. Van envoudige gezond verstand-oplossingen als frequent handwassen tot verfijnde globale weerstand controle, snelle en het nauwkeurige laboratorium testen, gebruik van smal-spectrum gerichte antibiotica in plaats van jachtgeweer  en stroper  behandeling (= met schroot schieten ) en waarschijnlijk het belangrijkst van allen, die antibiotica slechts gebruiken  wanneer aller noodzakelijk . Belangrijk, is  eveneens de  beperking van (preventief) antibiotica  gebruik in landbouw en veeteelt   met de noodzakelijke  hernieuwde aandacht   voor  goede, oude landbouwmethodes .

bron :

zie verder =

Miteva VI, Sheridan PP, Brenchley JB (2004) Phylogenetic and physiological diversity of microorganisms isolated from a deep Greenland ice core. Appl Environ Microbiol 70:202-213. http://aem.asm.org/cgi/reprint/63/8/3068
Microbial Ecology, een artikel van Zhang et al. Phylogenetic and Physiological Diversity of Bacteria Isolated from Puruogangri Ice Core http://www.springerlink.com/content/g82t40245j1w7758/
16S rRNA Sequences and Differences in Bacteria Isolated from the Muztag Ata Glacier at Increasing Depths http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1183274
PNAS
PHYSICAL SCIENCES / BIOLOGICAL SCIENCES / GEOLOGY / MICROBIOLOGY Fossil genes and microbes in the oldest ice on Earth
De creationist Peter Borger   heeft het natuurlijk  ook  over  LAZARUS  bacterieen gehad   ;
Advertenties

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

3 Responses to extremofielen

  1. Pingback: TITAN « Tsjok's blog

  2. Pingback: fundamentele natuurconstanten en moleculaire materie « Tsjok's blog

  3. Pingback: Goldilock zone / de potentieel levensvatbare -planetengordel rond sterren « Tsjok's blog

Geef een reactie

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

%d bloggers liken dit: