Met behulp van een elektronenmicroscoop maakten de Japanners afbeeldingen van de archaea. Foto: Hiroyuki Imachi / SUGAR/X-star/JAMSTEC


Voor het eerst zijn uit zeesediment afkomstige archaea van de zogeheten Asgardgroep in een laboratorium opgekweekt. Deze archaea zijn tot nu toe alleen bekend van gereconstrueerde genomen en lijken nauw verwant aan de oermicroben die zo’n twee miljard jaar geleden voor het eerst de richting insloegen naar eukaryote cellen. Ze absorbeerden alphaproteobacteria, waarvan de nazaten nu als mitochondriën in eukaryote cellen functioneren. Japanse onderzoekers van een onderzoeksinstituut in Yokosuka meldden de kweekdoorbraak 8 augustus in een nog niet-gepeerreviewd manuscript in BioRxiv. Microbiologen onthalen de publicatie op social media al als de ‘maanlanding voor microbiële ecologie’. ‘Er zit minstens twaalf jaar werk in en het is in ieder geval een heel interessant artikel. Het verschijnt binnenkort ongetwijfeld in een toptijdschrift’, oordeelt de Wageningse evolutionair microbioloog Thijs Ettema, de ontdekker en naamgever van Asgard-archaea. Hoewel inmiddels nieuwsberichten over de gekweekte archaea zijn verschenen in Nature, Science en The Scientist, onthouden de Japanners zich vooralsnog van commentaar. Mogelijk om het peerreviewproces niet te verstoren.


Syntroof

De gekweekte archaea komt uit de Loki-tak van de Asgards en is door de Japanners Prometheoarchaeum syntrophicum gedoopt. De microbe is syntroof en heeft dus metabole partners nodig om te kunnen groeien. De experimenten suggereren dat groei alleen optreedt in aanwezigheid van methaanproducerende of sulfaatreducerende microben die het geproduceerde waterstof afvangen. ‘Reinkweken van zo’n archaea is dus eigenlijk onmogelijk, maar de Japanners komen wel dicht in de buurt. Met een verdubbelingstijd van twee tot drie weken is de groei extreem langzaam, maar dat klopt ook met de oorspronkelijke leefomgeving. In diepzeesediment is er voor micro-organismen weinig te eten’, stelt Ettema.


Artefact
De publicatie toont volgens Ettema nu onomstotelijk aan dat Asgard-archaea bestaan en geen artefact zijn van metagenoomreconstructies. Hierover is al even een wetenschappelijk dispuut gaande, in samenhang met verschillende scenario’s voor de oorsprong van mitochondriale endosymbiose (Nature, 16 mei). Een voorlopig dieptepunt is volgens Ettema een misleidende prepublicatie van de Heinrich Heine Universität in Dusseldorf (BioRxiv, 9 augustus), die stelt dat alle geassembleerde Asgard-archaea artefacten zijn en voor 90 procent bestaan uit dna van dode cellen.

‘Reinkweken van zo’n archaea is dus eigenlijk onmogelijk, maar de Japanners komen wel dicht in de buurt'


Mitochondriën
De cellen van de nu gekweekte Asgard-archaea vertonen opmerkelijke vertakkingen en de Japanners suggereren dat de microbe zuurstofproducerende micro-organismen kan omsluiten. Dat brengt hen op een nieuw evolutionair model voor het ontstaan van mitochondriën: het Entange-Engulf-Enslave-model. Hierbij omsingelt een archaea eerst een pre-mitochondriale alphaproteobacterie, om het vervolgens op te slokken en te onderwerpen. ‘Daar plaats ik nog wel wat vraagtekens bij’, stelt Ettema. ‘Ten eerste omdat eigenschappen van huidige micro-organismen niet per definitie iets zeggen over die van verwante vroegste universele gemeenschappelijke voorouders van twee miljard jaar geleden. Bovendien zijn volgens onze analyses juist andere Asgard-archaea nauwer verwant met zo’n hypothetische voorouder. Het mooie is wel dat we nu een kookboek hebben om mogelijk ook die archaea in kweek te brengen. Het blijven spannende tijden.’