Diatomee-bacterie samenwerking onthult hoe marine diatomeeën aan stikstof komen

AmsterdamWetenschappers hebben onverwachte samenwerking in de oceaan ontdekt. Onderzoekers van het Max Planck Instituut, Alfred Wegener Instituut en de Universiteit van Wenen beschrijven hoe mariene diatomeeën aan de benodigde stikstof komen om te groeien. Deze samenwerking tussen een mariene diatomeeën en een bacterie speelt een cruciale rol bij de toevoer van stikstof in oceanen, wat wereldwijd invloed heeft op het zeeleven.

Dit is om meerdere redenen van groot belang:

• Stikstof is essentieel voor de groei van planten, zowel op het land als in de oceaan.
• Atmosferische stikstof moet worden omgezet in een bruikbare vorm genaamd ammonium, iets wat stikstofbindende bacteriën doen.
• Hoewel sommige gewassen Rhizobia-bacteriën als partners hebben voor stikstofbinding, was het een raadsel hoe mariene diatomeeën aan hun stikstof kwamen tot nu toe.

Uit een recent onderzoek blijkt dat Rhizobia, normaal geassocieerd met planten zoals sojabonen, ook samenleven met mariene diatomeeën. Deze ontdekking beantwoordt een oude vraag en kan mogelijk de landbouw verbeteren.

Wetenschappers dachten vroeger dat cyanobacteriën de belangrijkste organismen waren die stikstof in de oceaan fixeerden. Maar de waargenomen stikstofniveaus pasten niet bij die theorie. Later ontdekten onderzoekers genfragmenten die verband houden met stikstoffixatie in andere micro-organismen, maar ze konden niet vaststellen welk organisme hiervoor verantwoordelijk was.

In 2020 verzamelden wetenschappers uit Bremen en de tropische Noord-Atlantische Oceaan monsters van zeewater. Gedurende de volgende drie jaar reconstrueerden zij nauwgezet de genetische code van een mysterieuze stikstoffixerende bacterie. Deze bacterie, vergelijkbaar met Rhizobia, leeft mogelijk in symbiose met andere organismen.

Lees ook:

Vandaag · 02:08

Zeventiende-eeuwse pleegzorg gaf arme vrouwen zeggenschap

Het team ontwikkelde een hulpmiddel om Rhizobia in zijn natuurlijke omgeving te observeren. Ze ontdekten dat de bacterie zich in diatomeeën bevindt en gaven het de naam Candidatus Tectiglobus diatomicola. Met behulp van nanoSIMS-technologie kwamen ze erachter dat de Rhizobia vaste stikstof met de diatoom ruilt tegen koolstof. De bacterie produceert meer stikstof dan hij zelf nodig heeft, wat de groei van de diatoom bevordert.

Onderzoekers hebben ontdekt dat de samenwerking tussen diatomeeën en bacteriën vaak voorkomt in de oceaan, vooral in gebieden met weinig cyanobacteriën. Dit duidt op hun belangrijkheid voor stikstofbinding en mariene productiviteit. Deze bevindingen helpen ons mariene ecosystemen beter te begrijpen en hoe oceanen koolstof vastleggen.

Vanuit een evolutionair standpunt is deze relatie bijzonder fascinerend. Het vertoont overeenkomsten met de vroege ontwikkeling van organellen in cyanobacteriën en zou kunnen duiden op een vergelijkbaar evolutionair proces. De kleine omvang en orgaangelijkaardige kenmerken van mariene Rhizobiales suggereren dat ze kunnen worden gebruikt om via genetische manipulatie stikstofbindende planten te creëren.

De ontdekking van de samenwerking tussen diatomeeën en Rhizobia lost een belangrijk oceaanmysterie op en kan boeren helpen. Wetenschappers zullen dit partnerschap blijven bestuderen en zoeken naar meer voorbeelden in de oceaan. De Max Planck Instituut voor Mariene Microbiologie, het Alfred Wegener Instituut, en de Universiteit van Wenen zijn de betrokken instituten in dit onderzoek.