Intense samenwerking brengt leven in de natte woestijn

De aantrekkingskracht van koraalriffen zit hem voor duikers en natuurdocumentairemakers vooral in de kleurenpracht, maar biologen hebben daar een extra fascinatie bij: hoe kan het dat juist op de zeebodem, waar zo weinig voedingsstoffen te vinden zijn, zulk rijk leven ontstaat?

Darwins paradox heet dat, en die grootse naam past ook bij hoe ingewikkeld het antwoord is. Stukje bij beetje wordt het geheime recept voor een koraalrif ontrafeld. En daar is haast bij. Onze onkunde over hoe deze ecosystemen precies in elkaar zitten hindert het beschermen ervan, terwijl ze in rap tempo verdwijnen.

We weten bijzonder weinig van wat zich afspeelt in de gigantische oases in de zeewoestijnen, maar uit wat we weten, blijkt dat symbiose vaak een sleutelrol speelt. Dat is de samenwerking tussen twee organismen, doorgaans een microbe en een gastheer. Een veelvoorkomend principe is bijvoorbeeld dat algen zonlicht gebruiken om suikers te maken en die doorgeven aan de dieren en planten op het koraalrif. Maar hoe zo’n symbiose precies werkt, is heel moeilijk scherp te krijgen.

Kijken naar individuele cellen

Bijzonder welkom is dan ook een onderzoek waarover deze week werd gepubliceerd in het blad Science Advances. Hierin werd in detail de wisselwerking bestudeerd tussen algen en een gastheer, de zee-anemoon aiptasia, met name in de recycling van stikstof. Dat element associëren we op land nu snel met een overschot, maar in de oceanen is het heel schaars en dat is vaak de belangrijkste barrière voor een ecosysteem om te bloeien.

De onderzoekers gebruikten een recente techniek met de spectaculaire naam laser micro-ontleding. Het komt erop neer dat een laserstraal wordt gebruikt om cellen te isoleren zodat die individueel kunnen worden bekeken onder een microscoop. Ze zagen daardoor precies wat er gebeurde als de gastheer werd voorzien van suikers. Het proces zette in de aiptasia een genetisch mechanisme in werking waardoor een enzym werd aangemaakt. Dat stelde de anemoon in staat om stikstof uit ammonium te halen, wat in ruil aan de alg kon worden gegeven. Om zeker te zijn herhaalden ze de truc bij anemonen uit dezelfde familie die zonder de hulp van een alg leven. Als die suikers kregen, maakten ze exact hetzelfde enzym aan.

Plat gezegd: de gastheer doet heus wel wat terug voor de suikers die hij krijgt. Het blootleggen van zulke mechanismen helpt het begrip van wat symbiose echt inhoudt, zegt Jasper de Goeij, een marien ecoloog die zich richt op de rol van sponzen in koraalriffen. “De gedachte is toch vaak dat de microben eigenlijk alles doen”, zegt De Goeij. “Maar die gastheer is niet voor niets de gastheer. Die is echt heel belangrijk in het proces.”

Beter begrip, betere voorspellingen

Een belangrijke slag om de arm is dat het hier niet gaat om koraal. Anemonen zijn verwante dieren, maar of hetzelfde proces ook opgaat voor steenkoraal moet nog bewezen worden. De Goeij verwacht wel dat de bevinding zeker zal helpen om modellen te verbeteren die proberen de processen in koraalriffen te benaderen en de effecten van klimaatverandering te voorspellen.

Ook het succes van de gebruikte methode is een steun in de rug voor het onderzoek naar koraalriffen. De Goeij gebruikt dezelfde laser micro-ontleding om te onderzoeken hoe sponzen hun voedsel opnemen. “Met deze technieken kun je de daadwerkelijke symbiose op celniveau volgen. Je kunt het dus echt zien. Dat is een vette ontwikkeling”, zegt De Goeij.

Lees ook:

De koraalrifparadox waar Darwin het hoofd al over brak, is iets verder opgehelderd

Waar haalt het koraalrif zijn biologische rijkdom vandaan? Die vraag stelde Darwin al. Er komen nieuwe stukjes van het antwoord.