WetenschapSymbiose

De schimmel hielp de plant 450 miljoen jaar geleden aan land, voor een vette prijs

Microscopische opname van een myccorhiza-schimmel.  Beeld Hollandse Hoogte / Science Photo Library
Microscopische opname van een myccorhiza-schimmel.Beeld Hollandse Hoogte / Science Photo Library

Om uit het water te komen en het land te veroveren, had de plant de hulp nodig van een schimmel. En daarvoor betaalde ze een vette prijs.

Het moet voor plantaardig leven waanzin zijn geweest om het veilige en voedselrijke water te verlaten en aan land te gaan. Op land wachtte verdroging, vernietigende uv-stralen van de zon en voedingsstoffen lagen niet voor het grijpen. Toch is de plant aan land gegaan, zo’n 450 miljoen jaar geleden. En met succes, getuige de enorme soortenrijkdom van het huidige plantenrijk. Maar dat was niet mogelijk geweest zonder de hulp van schimmels, waarmee de plant een samenwerking is aangegaan, symbiose in biologentaal.

Een groep Europese onderzoekers, geleid door plantkundigen van de universiteit van Toulouse, heeft nu achterhaald hoe die vroegste samenwerking tot stand is gekomen. Ze hebben ontdekt wat de allereerste planten op land aan de schimmels hebben geboden in ruil voor hun hulp.

De samenwerking tussen planten en schimmels is een fundament van het plantenrijk. Schimmels, die onder de grond enorme netwerken van draden vormen, helpen de plant aan voedingsstoffen waar die zelf moeilijk bij kan komen. Zij krijgen er koolstofverbindingen voor terug, die de plant maakt uit zonlicht en CO2. Dat kunnen suikers zijn, maar in de allereerste symbiose van plant en schimmel werd er niet alleen in suikers betaald maar ook in vetten, rapporteren de Europese onderzoekers deze week in vakblad Science.

Handeltje

“Dat er in de symbiose van nu levende planten en schimmels vetten worden verhandeld, was sinds kort bekend. Maar nu is aangetoond dat die handel de sleutel is geweest bij het aan land komen van planten”, zegt hoogleraar Harro Bouwmeester, die in Science een commentaar schreef bij dit onderzoek. Bouwmeester is verbonden aan het Swammerdam Instituut voor Life Sciences van de Universiteit van Amsterdam, en leidt onderzoek naar de rol van hormonen en signaalstoffen in de wisselwerking tussen planten en de micro-organismen die op hen leven, waaronder schimmels.

Die signaalstoffen duiken ook in dit nieuwe onderzoek op. Ze hebben vermoedelijk een rol gespeeld bij het ontstaan van de samenwerking tussen plant en schimmel. Mogelijk hebben ze de benodigde schimmel naar de plant gelokt. Kern is echter dat de onderzoekers nu hebben laten zien hoe de plant de genen voor de productie van vetten heeft ingezet, zegt Bouwmeester. Het primitieve plantaardig leven in zee – algen – produceert ook vetten, maar gebruikt die niet om diensten van schimmels te kopen.

Oudste nog levende plantensoort

Het bijzondere van de eerste planten die aan land gingen, zegt Bouwmeester, is dat ze genen voor de productie van vetten tot expressie hebben gebracht op de plek waar ze de schimmels van pas komen. Het gaat in dit onderzoek om levermossen, de Marchantia paleacea om precies te zijn, de oudste nog levende plantensoort op aarde, en om zogenoemde mycorrhiza-schimmels.

De schimmels bouwen structuren in de wortelcellen van de plant en hebben lange uitlopers naar buiten. Daarmee halen ze voedingsstoffen uit de bodem, en in die schimmelstructuren in de wortelcellen komen die beschikbaar voor de plant. En daar hebben die levermossen genen voor vetproductie aan het werk gezet, om ruilhandel mogelijk te maken en daarmee symbiose.

Deze eerste geslaagde symbiose van plant en schimmel is de cruciale factor geweest voor de vestiging van het plantenrijkdom op land, zegt Bouwmeester. Tachtig procent van de nu levende planten is nog steeds afhankelijk van samenwerking met mycorrhiza-schimmels. Bouwmeester: “Die planten beschikken over het cruciale gen dat toen door de levermossen tot ontwikkeling is gebracht. Dat is met dit onderzoek duidelijk geworden. Van dat gen zijn later verschillende varianten ontstaan. We weten nog niet precies of daarin specialisaties zijn opgetreden. Maar een ervan kennen we: het gen dat zorgt voor de vetproductie in zaden, in zaadvormende planten uiteraard, die pas veel later zijn ontstaan. Het wordt fascinerend om te zien hoe dat zich heeft voltrokken in 450 miljoen jaar evolutie.”

Lees ook:

Bioloog Toby Kiers: Ecosystemen zijn niet zachtaardig of vriendelijk, het conflict regeert

Lang voordat de mens zijn goederen ging verhandelen, had de natuur de markt al uitgevonden. Schimmels en planten ruilen diensten tegen billijke prijzen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden