Biologen hebben in een brakwatergebied aan de kust van de Amerikaanse staat North Carolina twee nieuwe soorten ontdekt binnen het bijzondere amoebengeslacht Paulinella. De vondst biedt nieuwe mogelijkheden om een zeldzaam evolutionair proces te onderzoeken waarbij een opgenomen bacterie uiteindelijk een vast onderdeel van een cel werd.
De nieuw geïdentificeerde soorten, Paulinella marae en Paulinella murrayi, behoren tot een groep eencellige organismen die wetenschappelijk interessant is vanwege hun vermogen tot fotosynthese. Onderzoekers vermoeden bovendien dat deze amoebes minder zeldzaam zijn dan lange tijd werd gedacht.
Paulinella heeft een bijzondere evolutionaire geschiedenis
De voorouder van de fotosynthetische Paulinella-amoebes nam ooit een bacterie op die in staat was tot fotosynthese. In plaats van de bacterie volledig te verteren, ontstond een langdurige samenwerking. Uiteindelijk ontwikkelde het opgenomen organisme zich tot een gespecialiseerd onderdeel van de amoebecel.
Dit proces staat bekend als primaire endosymbiose. Daarbij wordt een vrijlevend organisme opgenomen door een andere cel en raakt het gedurende de evolutie steeds sterker geïntegreerd in zijn gastheer.
Voor biologen is dit proces bijzonder belangrijk. Een vergelijkbare ontwikkeling vond veel eerder in de evolutionaire geschiedenis plaats en leidde uiteindelijk tot het ontstaan van chloroplasten, de structuren waarmee planten en veel algen fotosynthese uitvoeren.
Een zeldzame kans om evolutie te bestuderen
Paulinella neemt een bijzondere positie in omdat deze evolutionaire ontwikkeling onafhankelijk plaatsvond van het veel oudere proces dat tot chloroplasten leidde. Daardoor biedt het geslacht onderzoekers een soort natuurlijk laboratorium om te bestuderen hoe een bacterie geleidelijk onderdeel van een complexere cel kan worden.
De fotosynthetische structuren in deze amoebes worden chromatoforen genoemd. Ze stammen af van cyanobacteriën en zijn inmiddels sterk afhankelijk van de gastheercel waarin ze leven.
Door verschillende Paulinella-soorten met elkaar te vergelijken, kunnen wetenschappers onderzoeken welke genetische en cellulaire veranderingen optreden tijdens zo’n ingrijpende evolutionaire overgang.
Twee nieuwe soorten gevonden in North Carolina
Een Amerikaans onderzoeksteam onder leiding van Julia Van Etten van Rutgers University onderzocht organismen uit een brakwatergebied langs de kust van North Carolina. Daarbij werden twee tot dusver onbekende vertegenwoordigers van Paulinella geïdentificeerd.
De soorten kregen de namen P. marae en P. murrayi. Hun ontdekking vergroot het aantal bekende vertegenwoordigers van deze opvallende groep en kan helpen om de evolutionaire verschillen tussen afzonderlijke soorten nauwkeuriger in kaart te brengen.
Brakwatergebieden ontstaan waar zoet en zout water samenkomen. Door wisselingen in onder meer zoutgehalte, temperatuur en voedingsstoffen kunnen deze ecosystemen een grote verscheidenheid aan micro-organismen herbergen.
Amoebes mogelijk minder zeldzaam dan gedacht
Fotosynthetische Paulinella-amoebes werden lange tijd beschouwd als relatief zeldzame organismen. De ontdekking van nieuwe soorten versterkt echter het vermoeden dat ze op meer plaatsen voorkomen dan tot nu toe bekend was.
Een mogelijke verklaring is dat deze microscopische organismen gemakkelijk over het hoofd worden gezien. Ze kunnen in specifieke leefgebieden voorkomen of aanwezig zijn in aantallen die zonder gericht onderzoek moeilijk waarneembaar zijn.
Moderne genetische onderzoekstechnieken maken het bovendien eenvoudiger om nauw verwante micro-organismen van elkaar te onderscheiden. Soorten die uiterlijk sterk op elkaar lijken, kunnen daardoor alsnog als afzonderlijke soorten worden herkend.
Nieuwe inzichten in het ontstaan van fotosynthese
De ontdekking van P. marae en P. murrayi is niet alleen relevant voor het in kaart brengen van biodiversiteit. De nieuwe soorten kunnen wetenschappers ook meer inzicht geven in de manier waarop fotosynthese onderdeel werd van bepaalde eencellige organismen.
Door hun genetische eigenschappen en chromatoforen te vergelijken met die van andere Paulinella-soorten kunnen onderzoekers beter reconstrueren hoe de oorspronkelijke bacterie zich aanpaste aan het leven binnen de amoebe.
De vondst laat tegelijkertijd zien hoeveel er nog te ontdekken valt binnen microscopische ecosystemen. Als Paulinella inderdaad algemener voorkomt dan eerder werd aangenomen, kunnen toekomstige onderzoeken meer soorten aan het licht brengen en zo het beeld van deze bijzondere stap in de evolutie verder verfijnen.
Sven Groenendaal is auteur bij Xboxonegaming.nl en schrijft over actuele ontwikkelingen op het gebied van nieuws, technologie, entertainment, sport, business en lifestyle. Hij richt zich op heldere verslaggeving, betrouwbare informatie en onderwerpen die relevant zijn voor een breed publiek. Met oog voor actualiteit en context brengt Sven nieuws en achtergrondverhalen op een toegankelijke manier, zodat lezers snel inzicht krijgen in belangrijke gebeurtenissen, trends en ontwikkelingen die hun dagelijks leven en interesses raken.