NGV-Geonieuws 141 artikel 858

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


18 Oktober 2007, jaargang 9 nr. 10 artikel 858

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

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 141! Op de huidige pagina is alleen artikel 858 te lezen.

<< Vorig artikel: 857 | Volgend artikel: 859 >>

858 Langdurig ingevroren bacteriŽn repareren beschadigd DNA
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Kun je een half miljoen jaar in bevroren toestand doorbrengen en toch in leven blijven? Ja, dat kan. BacteriŽn die uit zulk oud (en nog ouder) ijs zijn geÔsoleerd, blijken (soms) nog in leven; in het laboratorium kan er zelfs een kweek van worden gemaakt, waaruit blijkt dat ze zich ook nog kunnen voortplanten. Hoe die primitieve organismen zo lang onder zulke ongunstige omstandigheden in leven kunnen blijven, is een raadsel. De meest aangehangen hypothese van biologen is dat de microben onder zulke omstandigheden een soort 'winterslaapí beginnen die zo diep is dat hun activiteit (die alleen al nodig is om het lichaam 'draaiendeí te houden) vrijwel nihil is. Ze gebruiken dus praktisch geen energie, waardoor ze het lang - zelfs geologisch lang - kunnen uithouden zonder voedsel.


Het nemen van monsters uit de permafrostbodem van Yukon

Toch is met die hypothese het probleem niet opgelost. Bij ieder levend organisme raakt op den duur namelijk het DNA beschadigd. Bij meer complexe organismen is dat lang niet altijd een probleem, want de cellen met beschadigd DNA in de celkern sterven af en worden vervangen door andere cellen, gewoonlijk met het oorspronkelijke DNA. Bovendien hebben vrijwel alle organismen een mechanisme waarmee beschadigd DNA kan worden gerepareerd. Daarom kunnen bijv. ook mensen - ondanks het feit dat er al voor de geboorte cellen afsterven - tientallen jaren in leven blijven, hun functies uitoefenen en zich nog voortplanten. Mannen kunnen dat zelfs vaak tot op zeer hoge leeftijd. En dat kunnen ze ondanks het feit dat het DNA in de kern van veel van hun cellen die betrokken zijn bij de voortplanting in de loop der tijd beschadigd is geraakt. Ze kunnen daarom ook op hoge leeftijd nog hun erfelijke eigenschappen aan de volgende generatie doorgeven.


Enkele van de genomen grondmonsters


Onderzoeker Eske Willerslev


Bij microben ligt dat echter anders. De individuen van veel soorten microben bestaan namelijk slechts uit ťťn cel (met dus maar ťťn celkern), of er is zelfs helemaal geen celkern. Dat impliceert dat het DNA in de cel(kern) - als het beschadigd raakt - niet kan worden vervangen, omdat er geen nieuwe cellen (met oorspronkelijk DNA) worden bijgemaakt. Omdat beschadiging van DNA een proces is dat betrekkelijk gemakkelijk optreedt, hebben ook microben echter een mechanisme waarmee ze beschadigd DNA kunnen repareren. Dat reparatieproces is echter een activiteit die energie kost. Een microbe die zeer lang in diepe 'winterslaapí blijft omdat de omstandigheden geen normale activiteit toestaan, ontplooit volgens de huidige inzichten echter geen energievretende activiteit. Daarom moet worden geconcludeerd dat eencellige organismen na een langdurige periode zoín grote kans hebben op beschadigd DNA dat ze zich niet meer kunnen voortplanten.


IJswiggen zijn karakteristiek voor permafrostgebieden

Toch doen ze dat. BacteriŽn die zijn geÔsoleerd uit ijs van 400.000-600.000 jaar blijken zich toch weer te kunnen vermenigvuldigen. Onderzoekers zijn erin geslaagd om het DNA van deze bacteriŽn (uit de permafrost van de Canadese provincie Yukon) te isoleren, en uit analyse van dat DNA blijkt dat er wel degelijk reparatie van het DNA moet hebben plaatsgevonden. Volgens de onderzoekers betekent dit dat er bacteriŽn zijn die ook over geologisch lange tijden onder ongunstige omstandigheden het mechanisme om DNA te repareren in stand houden. Deze typen zouden een veel grotere kans hebben om langdurig te overleven dan bacteriŽn die zich alleen maar in diepe slaap houden.

Dit zou interessante consequenties kunnen hebben. Zo zou de permafrost wellicht een schatkist kunnen blijken met bacteriŽn die thuishoren in het milieu dat ter plaatse bestond voordat de permafrost zich ontwikkelde. Ook zou het kunnen betekenen dat bacteriŽn die ooit op bijvoorbeeld Mars leefden, zich - ook nadat de planeet voor actieve microben (en complexere organismen) onbewoonbaar werd - in leven hebben kunnen houden.

Referenties:
  • Johnson, S.S., Hebsgaard, M.B., Christensen, T.R., Mastepanov, M., Nielsen, R., Munch, K., Brand, T., Gilbert, M.Th.P., Zuber, M.T., Brunce, M., RÝnn, R., Gilichinsky, D., Froese, D. & Willerslev, E., 2007. Ancient bacteria show evidence of DNA repair. Proceedings of the Academy of Sciences of the United States 104, p. 14401-14405.

Fotoís (van Duana Froese) welwillend ter beschikking gesteld door Eske Willerslev (Institute of Biology, University of Copenhagen, Kopenhagen (Denemarken).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl