DOOR GERT VAN MAANEN - FOTO: VERSPREIDINGSATLAS, NDFF & ANEMOON & AKIRAPETERS - 12-04-2024 - Botanie
Microscopische opname van het draadvormige en meercellige kwastwier (Pylaiella littoralis). Foto: Verspreidingsatlas, NDFF & Anemoon
Zowel rood-, groen-als bruinwieren danken hun meercelligheid aan de verwerving van genen die verrassend vaak van virussen afkomstig zijn, blijkt uit een grote genoomstudie.
De drie lijnen van macroalgen ontwikkelden hun meercelligheid onafhankelijk van elkaar dankzij genen die betrokken zijn bij celadhesie, extracellulaire matrixvorming en celdifferentie. Dat meldt een onderzoeksgroep onder leiding van systeembioloog Kourosh Salehi-Ashtiani van de New York University Abu Dhabi in Molecular Plant van 12 april. Veel van deze genen zijn verrassend genoeg van virale oorsprong. De onderzoekers baseren zich hierbij op de eerste omvangrijke genoomstudie bij macroalgen, waarvoor genomen van 105 wiersoorten uit zowel zoet-als zeewater en van meerdere geografische herkomsten gesequenst zijn. ‘We hebben nog lang niet alle informatie die in deze genomen zit uitputtend onderzocht’, stelt Salehi-Ashtiani in een begeleidend persbericht. De genetische analyses zijn uitgevoerd op in totaal 124 genomen van vooral gekweekte macroalgen uit drie bekende hoofdgroepen: rood-(Rhodophyta), groen- (Chlorophyta) en bruinwieren (Ochrophyta).
TIJDSTIPPEN
Deze groepen ontwikkelden hun meercelligheid onafhankelijk, op zeer verschillende tijdstippen en onder zeer verschillende omstandigheden. Rood- en groenwieren zijn al langer dan een miljard jaar meercellig, terwijl bruinwieren pas vanaf tweehonderdduizend jaar geleden meercellig zijn geworden. De biologen ontdekten dat macroalgen veel nieuwe genen bezitten die niet aanwezig zijn in microalgen en de weg naar meercelligheid hebben mogelijk gemaakt. Het betreft volgens hen genen die betrokken zijn bij celadhesie, -differentiatie, -communicatie en intercellulair transport. En met name bij bruinwieren gaat het om genen die sterk verrijkt zijn in het GO-domein, wat staat voor Gene Ontology. Dit wijst volgens de onderzoekers sterk op een virale herkomst van de genen. Die horizontale genoverdacht is volgens hen cruciaal geweest voor de ontwikkeling van meercelligheid in bruinwieren en mogelijk ook in de twee andere hoofdgroepen macroalgen.
KANTTEKENING
‘De kwaliteit van het werk is goed en ze hebben prachtige observaties gedaan’, zegt de Wageningse biochemicus Dolf Weijers, die de mechanismen achter meercelligheid bij planten onderzoekt. ‘Mijn belangrijkste kanttekening is toch wel dat ze alles baseren op correlaties en de veronderstelling dat je de genen voor meercelligheid kunt vinden door genomen van macroalgen te vergelijken met die van microalgen. Dat vind ik niet zo overtuigend, want ook bij planten en dieren is meercelligheid opgetreden en kan dit functioneel misschien ook wel door een puntmutatie ontstaan’, aldus Weijers. Hij suggereert als vervolg de genen te toetsen in modelorganismen. ‘Dat is nog niet zo eenvoudig want voor rood- en groenwieren bestaan die nog niet, dus ben je eigenlijk aangewezen op het modelsysteem voor bruinwieren: Ectocarpus’ (Cold Spring Harbor Protocols, 2012 en EvoDevo,2020)
De bruinwier Ectocarpus siliculosus, het type-exemplaar van het genus Ectocarpus en enige modelsoort van de macro-algen. Foto: Akirapeters.
Zie ook:
Macroalgae genetics study sheds light on how seaweed became multicellular - Nieuwsbericht Cell Press / Physics.org, 12 april 2014