Hydrogenosoom van pantoffeldiertje is soort mitochondrium

Het hydrogenosoom, een waterstofproducerend celorganel van eencellige ciliaten in de darm van kakkerlakken, is in feite een veranderd mitochondrium. Dat concluderen Nijmeegse biologen onder leiding van Johannes Hackstein na genetisch en fysiologisch onderzoek aan dit ongewone celorganel (Nature, 3 maart).

Hydrogenosomen komen voor bij uiteenlopende micro-organismen en schimmels, en leveren behalve waterstof energie aan de cel in de vorm van ATP. Een mitochondrium gebruikt voor de productie van ATP zuurstof, een hydrogenosoom doet dat onder zuurstofloze omstandigheden. Biologen konden het tot voor kort niet eens worden over de herkomst van dit celorganel. Waar het in het geval van mitochondria vrij algemeen geaccepteerd is dat zij het resultaat zijn van een endosymbiose van een zuurstofminnende bacterie met een gastheercel, is de evolutionaire geschiedenis van het hydrogenosoom minder eenduidig. Veel hydrogenosomen lijken onder de microscoop op mitochondria en bezitten een dubbele membraan, en daarom vermoedden sommige microbiologen al dat de hydrogenosomen in feite omgebouwde mitochondriën zijn. Hackstein en zijn collega's hebben dat nu kunnen bewijzen voor hydrogenosomen uit Nyctotherus ovalis, een micro-organisme (een `pantoffeldiertje') dat leeft in het zuurstofarme milieu in de darm van kakkerlakken. De hydrogenosomen van dit organisme bevatten een rudimentair genoom. De Nijmegenaren isoleerden een stuk hydrogenosoom-DNA van 14.000 baseparen en vonden daarin duidelijke aanwijzingen voor een nauwe verwantschap met mitochondriën. Het geïsoleerde stuk hydrogenosoom-DNA bevat vier kenmerkende genen van het zogeheten ademhalingscomplex I van mitochondriën, evenals vier andere typische mitochondrium-genen. In de celkern van de ciliaat vonden zij nog eens 53 `mitochondriale' genen. Genen van endosymbionten verhuizen vaak naar de celkern van de gastheer, en bij celorganellen als mitochondria en bladgroenkorrels kan meer dan 90 procent van de oorspronkelijke genen in de celkern zijn opgenomen.

Het Nijmeegse onderzoek levert duidelijkheid over de herkomst van de hydrogenosomen van de kakkerlakciliaat, maar de onderzoekers geven zelf al aan dat dit niet algemeen hoeft te gelden. Omdat hydrogenosomen zo vaak op verschillende plekken in de stamboom van het leven opduiken en bovendien duidelijke verschillen vertonen, neemt men aan dat deze organellen verschillende keren zijn ontstaan in de evolutie. Echter, altijd uit een mitochondrium of een voorloper van dit organel, en niet uit een anaërobe bacterie, zoals men vroeger aannam.