NGV-Geonieuws 99 artikel 597

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Augustus 2005, jaargang 7 nr. 16 artikel 597

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 99! Op de huidige pagina is alleen artikel 597 te lezen.

<< Vorig artikel: 596 | Volgend artikel: 598 >>

597 Aanpassing aan extreme milieus
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Op de meest bizarre plaatsen worden levende organismen aangetroffen. Op een vulkanisch eiland in ItaliŽ is het organisme Pyrolobus fumarii aangetroffen in een hete bron met water van 113 įC; op Antarctica leven cryptoendolieten (binnen een gesteente levende associaties van algen en bacteriŽn) daarentegen bij temperaturen die niet boven -15 įC uitkomen. Andere organismen leven onder omstandigheden met een zuurgraad (pH) die minstens 100.000 maal zuurder is (pH = 0) dan de omstandigheden die voor de meeste levensvormen verdraagbaar zijn (pH = 5-8); er komen echter ook organismen voor in een sterk basisch milieu met een zuurgraad van 12,8 (minstens 1000 maal basischer dan aanvaardbaar voor de meeste levensvormen). Verder zijn er organismen aangetroffen op 3,2 km onder het aardoppervlak, maar ook bleek een bacterie (Bacillus subtilis) op een NASA satelliet zes jaar de omstandigheden in de ruimte te hebben overleefd. Andere organismen kunnen 5000 maal een voor mensen dodelijke stralingsintensiteit overleven (Deinococcus radiodurans) of extreem hoge druk (1200 maal de atmosferische druk) weerstaan. En dan zijn er ook nog organismen zoals Haloarcula die zeer zoute milieus (30% zout) bewonen.


De alg Dunaliella salina (links) komt zowel voor in extreem zout water zoals de Dode Zee (midden) als in vrijwel zoet water zoals in het Kineret Meer (rechts)

Sommige organismen, zoals de alg Dunaliella salina, kunnen zowel extreem zout water (zoals in de Dode Zee) als vrijwel zoet water als leefmilieu tolereren. Daartoe moeten deze organismen in de loop van de evolutie voor het leven essentiŽle moleculen zoals proteÔnen (eiwitten) hebben ontwikkeld die dergelijke uitzonderlijke verschillen in omstandigheden kunnen weerstaan. Aan het Weizmann Instituut in Israel wordt daar al tientallen jaren onderzoek naar gedaan. Onderzoekers van dit instituut hebben onlangs het structurele bouwplan van een enzym (een carbo-anhydrase) van Dunaliella kunnen ontrafelen, en daarmee wellicht de sleutel gevonden die de aanpassing aan extreme omstandigheden kan verklaren.

Vergelijking van dit enzym bij Dunaliella met dat van verre verwanten toont een identieke grondslag voor het bouwplan, maar er zijn enkele opmerkelijke verschillen. Het meest opvallende verschil betreft de elektrische lading op het oppervlak van de proteÔnen. Het blijkt dat deze lading bij Dunaliella overal negatief is (zij het minder sterk negatief dan bij vergelijkbare enzymen van organismen die uitsluitend in extreem zout water leven), terwijl de lading op vergelijkbare carbo-anhydrases van organismen die geen zoute omstandigheden tolereren deels negatief, deels positief en deels neutraal is. De lichtnegatieve lading op het enzym van Dunaliella zou kunnen verklaren waarom dit enzym onder zoute omstandigheden functioneert, terwijl het niet (zoals in het geval van veel sterkere negatieve ladingen bij echte halofylen [zoutminnende planten]) van een zout milieu afhankelijk is.

Tot hun eigen verbazing vonden de onderzoekers een carbo-anhydrase met gelijke eigenschappen als bij Dunaliella in de nier van een muis. Deze twee klaarblijkelijk onafhankelijke ontwikkelingen van zoín enzym kunnen tot nieuwe inzichten leiden. Niet alleen in de aard van de nier bij muizen, maar ook in de wijze waarop organismen zich in de loop van de evolutie hebben kunnen aanpassen aan extreme omstandigheden.

Referenties:
  • Premkumar, Lakshmanane, Greenblatt, H.M., Bageshwar, U.K., Savchenko, T., Gokhman, I., Sussmann, J.L. & Zamir, A., 2005. Three-dimensional structure of a halotolerant algal carbonic anhydrase predicts halotolerance of a mammalian homolog. Proceedings of the National Academy of Sciences 102, pp. 7493-7498.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Joel Susmann en Ada Zamir, Department of Structural Biology, Weizmann Institute of Science, Rehovot (Israel).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl