Miljarden jaren geleden maakte deze samensmelting cellen met celkern, dus ons, mogelijk. Een bacterie lijkt opnieuw halverwege op weg om een onderdeel van een cel te worden. Evolutie op heterdaad betrapt. Omdat het hier om een stikstofbindende bacterie gaat, zijn de gevolgen enorm. Onder meer voor onze voedselvoorziening…
Stikstofbinder verliest fotosynthese
Met de cyanobacterie Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (het voorvoegsel betekent dat het nog geen officieel vastgelegde soort is), is iets vreemds aan de hand. Cyanobacteriën zijn bij biologen welbekend. Het zijn doorgaans purpergekleurde bacteriën, die net als planten in staat zijn om met behulp van licht, kooldioxide en water om te zetten in suikers, m.a.w. tot fotosynthese. Het genoom van de pasontdekte cyanobacterie laat zien dat de eencellige erg goed is in één ding: moleculaire stikstof, een berucht weerbarstige stof om om te zetten, vangen en omzetten in een voor planten makkelijk opneembare stikstofverbinding, ammonium (NH4+). Opmerkelijk genoeg ontbreekt iets anders dat andere cyanobacteriën wel hebben: de genen die coderen voor het fotosynthese-systeem. Kortom: deze cyanobacterie kan niet vrij leven, maar is afhankelijk van een andere organisme.
Organel in wording
Jonathan Zehr van de University of California, Santa Cruz ging met zijn collega op zoek naar een ander organisme en vond een klein type alg, een prymnesiofiet. Klaarblijkelijk leidde de symbiose tussen beide eencelligen er toe dat de cyanobacterie zijn genen voor fotosynthese verloor. Dit zou wel eens een voorbeeld kunnen zijn van een tussenstap in de evolutie van een cyanobacterie tot een organel, een celonderdeel van de alg. Het team-Zehr ontdekte dat ook celdelingen de twee organismen niet scheidt, maar dat door filtering beide gescheiden kunnen worden. Dit doet vermoeden dat de cyanobacterie op de oppervlakte van de alg leeft in kleine kuiltjes. Dit zou niet de eerste keer zijn. Chloroplasten (bladgroenkorrels) zijn ook verre afstammelingen van andere symbiotische cyanobacteriën. Zehr denkt dat mogelijk andere algen dit tweetal zijn voorgegaan en dat er dus wellicht groene, complexe algen bestaan die in staat zijn stikstof te binden. Als een dergelijke alg bestaat, zou dit het eerste stikstofbindende plantaardige organisme ooit zijn, dat niet met andere organismen hoeft samen te werken.
Geen stikstofmest meer nodig?
De gevolgen voor de landbouw zouden enorm zijn. Op dit moment gebruikt de mensheid 1% van alle beschikbare energie voor slechts één proces: de productie van ammoniak uit stikstof. Deze wordt gebruikt in kunstmest. Weliswaar bestaan er enkele planten die met stikstofbindende bacteriën samenwerken – waaronder de vlinderbloemigen, waaronder alle peulvruchten – maar genetici zijn er nog niet in geslaagd plantenrassen te ontwikkelen die dit kunstje kunnen herhalen met bijvoorbeeld granen. De samenwerking tussen bacteriën en de vlinderbloemigen blijkt te complex om lukraak over te kunnen nemen in andere plantensoorten. De cyanobacterie toont een andere methode, die mogelijk wél toe is te passen op andere planten. Dit zou een belangrijk probleem oplossen.
Super! :)
Het is inderdaad een mooi gegeven als dit bewaarheid zou worden. Maar dan rijst bij mij de vraag op, was het al die tijd al aanwezig en komt het nu pas door omstandigheden tot ontplooing, of is het inderdaad een totaal nieuwe ontwikkeling in het fotosynthese proces? Maar ja, dat antwoord zullen we wel mettertijd krijgen.
Het schept wel weer tal van nieuwe mogelijkheden. Mvg, Paul.
Ps: zie het net zoals de recent ontdekte baccilus stratosphericus, zat het al die tijd al in de stratospheer of is het daar opnieuw ontstaan. De ontdekker kon nog het een, noch het ander bevestigen na contact gehad te hebben via @mail. P.
Dit is geen fotosynthese, maar een heel ander proces: stikstofbinding. Gecombineerd maken beide processen een plant volledig autotroof (zelfvoedend), alleen overige elementen (fosfor, kalium, magnesium etc) moet de plant nog uit de omgeving opnemen.
Dom van me, je hebt helemaal gelijk. Mvg, Paul.
Ik vraag mij af of het in de toekomst mogelijk zal zijn, om bijvoorbeeld energierijke microgolfstraling in planten om te zetten in vergelijkbare fotsynthese processen. Aangepaste planten dus, die niet zozeer op zichtbaar licht leven, als wel op elektromagnetische straling.
Witlof, champignons ?