Door Aafke Kok - Foto: Wikipedia / Frédéric Ducarme - 13-11-2021 - Microbiologie
Zeegras in de Middellandse Zee blijkt in symbiose te leven met stikstofbindende bacteriën.
De symbionte bacteriën die zeegras Posidonia oceanica als gastheer aanhouden leven niet rondom, maar ín de wortels van de plant. De intieme symbiose levert gebonden stikstof op voor het zeegras, waar de bacteriën suiker voor terugkrijgen. Een dergelijke relatie met stikstofbindende bacteriën in wortels was al bekend bij landplanten, maar nog niet eerder gevonden bij zeegras. Dat schrijven Duitse en Zwitserse biologen 3 november in Nature.
Stikstofbehoefte
Het zeewater is niet per se stikstofarm, maar de gasvorm waarin het aanwezig is (N2) is onbruikbaar voor planten. Zeker in de zomer blijft er weinig bruikbaar stikstof over; de toenemende algenbloei kaapt nutriënten weg. P. oceanica vertrouwt bij stikstofschaarste daarom op directe levering door bacteriën. Die kunnen het gas wel omzetten, naar bijvoorbeeld ammonium (NH4+), of een aminozuur. Dat blijkt uit metingen aan zeegrasvelden in de Middellandse Zee. Dat bacteriën een rol spelen in het vervullen van de stikstofbehoefte van zeegras vermoeden wetenschappers al langer. Men ging ervan uit dat dit gebeurde via micro-organismen die rondom wortels leven of bij dieren rond het zeegras. Dat P. oceanica net als sommige landplanten een intieme symbiose aangaat blijkt als onderzoekers met verschillende microscopische technieken stikstofbindende bacteriën in beeld brengen, die zich in de wortels van het zeegras bevinden.
Wortelbacteriën
Massaspectrometrie wijst vervolgens uit dat de wortelbacteriën ’s zomers daadwerkelijk stikstof binden. Analyse aan het genoom en transcriptoom van de bacteriën laat zien dat verschillende pathways actief zijn die bij de symbiose zijn betrokken, bijvoorbeeld voor katalyse van N2 naar NH4+ en omzetting van suikers. Ook blijkt dat de bacterie vermoedelijk switcht tussen een vrij levend en gastheergebonden bestaan, net als veel stikstofbindende bacteriën die in landplanten leven.
En passant doen de wetenschappers nog een ontdekking: de gevonden bacteriën behoren tot een nieuwe soort. Het Duits-Zwitserse team doopt ze Celerinatantimonas neptuna , een verwijzing naar de gastheer Posidonia oceanica – Neptunus is de Romeinse benaming voor de Griekse zeegod Poseidon. Van verwante bacteriën is bekend dat ze rond zeewier leven.
Zeewieren
‘Toen de zeegrassen van het land naar de zee trokken, zo’n 100 miljoen jaar geleden, namen ze de bacteriën waarschijnlijk over van de zeewieren’, suggereert eerste auteur Wiebke Mohr in een persbericht. ‘Ogenschijnlijk kopieerden ze het systeem dat uitermate succesvol was op het land en hebben toen, om te overleven in het nutriëntarme zeewater, een mariene symbiont verworven.’