‘Alsof we buitenaardse wezens onderzoeken’

Hoe is het leven op aarde ontstaan, en is buitenaards leven mogelijk op planeten die verstoken zijn van licht? Het zijn vragen die drs. Guus Roeselers al van kinds af aan intrigeren . “naast alle huidige microbiële processen op aarde natuurlijk”. De antwoorden zouden volgens hem mogelijk liggen in de kokerworm Riftia pachyptila op de bodem van de Atlantische Oceaan en zijn onafscheidelijke metgezellen: de zwaveloxiderende bacteriën, gamma-proteobacteria.

“Kokerwormen leven op drie a’ vier kilometer diepte rondom black smokers, ook wel vulkanische schoorstenen genoemd”, vertelt de onderzoeker van Technische Natuurwetenschappen. “Dit zijn hydrothermale bronnen langs de Mid-Atlantische rug, waar water van wel driehonderd graden Celsius, rijk aan zwavelverbindingen, uit de grond spuit. Het water is opgewarmd door het magma onder de aardkorst.”

Volgens een bekende theorie in de biologie zou het leven op aarde wel eens kunnen zijn ontstaan rondom dergelijke onderzeese vulkanen. Toen NWO van Roeselers een subsidieaanvraag ontving voor een studie naar het stikstoftransport tussen de twee organismen – iets waar nog maar weinig over bekend is – zou deze achterliggende theorie hem wel eens een zetje in de rug gegeven kunnen hebben, denkt de jonge onderzoeker. “De organismen en de exotische plek spreken door deze evolutietheorie natuurlijk ontzettend tot de verbeelding.”
Energiefabriekjes

Voor hun energie zijn de wormen aangewezen op bacteriën die zwavelverbindingen, met name waterstofsulfide, kunnen oxideren, een verbrandingsproces waarbij energie vrijkomt. Daarnaast kunnen de bacteriën uit koolstofdioxide organische moleculen maken. Sommige van de wormen bestaan voor de helft van hun gewicht uit deze kleine levende energiefabriekjes.

Over de zwaveloxidatie en de samenwerking tussen de bacteriën en wormen is al uitvoerig gepubliceerd. Maar hoe de kokerwormen aan hun organische stikstofverbindingen komen, die belangrijke bouwstenen vormen voor eiwitten en DNA, is vrijwel niets bekend.

Uit de schoorstenen komt naast waterstofsulfide veel stikstof in de vorm van nitraat, maar de meeste dieren hebben geen enzymen die deze moleculen kunnen transporteren en verwerken. Roeselers wil daarom het genetisch materiaal van de kokerwormen en de bacteriën onderzoeken. Hij hoopt genen te vinden die coderen voor enzymen die wel met nitraat om kunnen gaan.

Volgende maand promoveert Roeselers op een onderzoek naar cyanobacteriën in warmwaterbronnen op onder meer Groenland. Na zijn promotie mag hij twee jaar samenwerken met de vermaarde onderzoekster dr. Colleen Cavanaugh van de universiteit van Harvard. Hij heeft hiervoor van NWO een Rubicon-subsidie gekregen. Met deze subsidie kunnen jonge veelbelovende gepromoveerde onderzoekers werkervaring opdoen in het buitenland.

Cavanaugh was de eerste wetenschapper die de symbiose beschreef tussen de wormen en de bacteriën. Zij was ook mee op de eerste expeditie naar black smokers eind jaren zeventig, met de kleine onderzeeër Alvin.

“Wat zij daar zag was een gesloten ecologische kringloop met bacteriën, talloze kokerwormen van wel anderhalve meter lang, schelpdieren en krabben”, vertelt Roeselers. “En dat alles in het complete duister, dus zonder fotosynthetiserende planten en bacteriën die in de natuur om ons heen aan de basis van de voedselketen staan. Wat je daar hebt staat helemaal los van de rest van de wereld. Het is alsof we buitenaardse wezens onderzoeken.”

“De vrieskist van Cavanaugh ligt al vol kokerwormen die ik kan gebruiken”, zegt Roeselers. “Maar het liefst heb ik vers materiaal omdat ik daarin beter kan zien welke genen de twee organismen het meest gebruiken. Ik hoop daarom dat ik volgend jaar mee kan met een expeditie naar black smokers in de Atlantische Oceaan tussen Afrika en Zuid Amerika.”

Hoe is het leven op aarde ontstaan, en is buitenaards leven mogelijk op planeten die verstoken zijn van licht? Het zijn vragen die drs. Guus Roeselers al van kinds af aan intrigeren . “naast alle huidige microbiële processen op aarde natuurlijk”. De antwoorden zouden volgens hem mogelijk liggen in de kokerworm Riftia pachyptila op de bodem van de Atlantische Oceaan en zijn onafscheidelijke metgezellen: de zwaveloxiderende bacteriën, gamma-proteobacteria.

“Kokerwormen leven op drie a’ vier kilometer diepte rondom black smokers, ook wel vulkanische schoorstenen genoemd”, vertelt de onderzoeker van Technische Natuurwetenschappen. “Dit zijn hydrothermale bronnen langs de Mid-Atlantische rug, waar water van wel driehonderd graden Celsius, rijk aan zwavelverbindingen, uit de grond spuit. Het water is opgewarmd door het magma onder de aardkorst.”

Volgens een bekende theorie in de biologie zou het leven op aarde wel eens kunnen zijn ontstaan rondom dergelijke onderzeese vulkanen. Toen NWO van Roeselers een subsidieaanvraag ontving voor een studie naar het stikstoftransport tussen de twee organismen – iets waar nog maar weinig over bekend is – zou deze achterliggende theorie hem wel eens een zetje in de rug gegeven kunnen hebben, denkt de jonge onderzoeker. “De organismen en de exotische plek spreken door deze evolutietheorie natuurlijk ontzettend tot de verbeelding.”
Energiefabriekjes

Voor hun energie zijn de wormen aangewezen op bacteriën die zwavelverbindingen, met name waterstofsulfide, kunnen oxideren, een verbrandingsproces waarbij energie vrijkomt. Daarnaast kunnen de bacteriën uit koolstofdioxide organische moleculen maken. Sommige van de wormen bestaan voor de helft van hun gewicht uit deze kleine levende energiefabriekjes.

Over de zwaveloxidatie en de samenwerking tussen de bacteriën en wormen is al uitvoerig gepubliceerd. Maar hoe de kokerwormen aan hun organische stikstofverbindingen komen, die belangrijke bouwstenen vormen voor eiwitten en DNA, is vrijwel niets bekend.

Uit de schoorstenen komt naast waterstofsulfide veel stikstof in de vorm van nitraat, maar de meeste dieren hebben geen enzymen die deze moleculen kunnen transporteren en verwerken. Roeselers wil daarom het genetisch materiaal van de kokerwormen en de bacteriën onderzoeken. Hij hoopt genen te vinden die coderen voor enzymen die wel met nitraat om kunnen gaan.

Volgende maand promoveert Roeselers op een onderzoek naar cyanobacteriën in warmwaterbronnen op onder meer Groenland. Na zijn promotie mag hij twee jaar samenwerken met de vermaarde onderzoekster dr. Colleen Cavanaugh van de universiteit van Harvard. Hij heeft hiervoor van NWO een Rubicon-subsidie gekregen. Met deze subsidie kunnen jonge veelbelovende gepromoveerde onderzoekers werkervaring opdoen in het buitenland.

Cavanaugh was de eerste wetenschapper die de symbiose beschreef tussen de wormen en de bacteriën. Zij was ook mee op de eerste expeditie naar black smokers eind jaren zeventig, met de kleine onderzeeër Alvin.

“Wat zij daar zag was een gesloten ecologische kringloop met bacteriën, talloze kokerwormen van wel anderhalve meter lang, schelpdieren en krabben”, vertelt Roeselers. “En dat alles in het complete duister, dus zonder fotosynthetiserende planten en bacteriën die in de natuur om ons heen aan de basis van de voedselketen staan. Wat je daar hebt staat helemaal los van de rest van de wereld. Het is alsof we buitenaardse wezens onderzoeken.”

“De vrieskist van Cavanaugh ligt al vol kokerwormen die ik kan gebruiken”, zegt Roeselers. “Maar het liefst heb ik vers materiaal omdat ik daarin beter kan zien welke genen de twee organismen het meest gebruiken. Ik hoop daarom dat ik volgend jaar mee kan met een expeditie naar black smokers in de Atlantische Oceaan tussen Afrika en Zuid Amerika.”