Diepe bacteriën traagste wezens

Oeroude bacteriën die stammen uit de tijd toen er nog dinosauriërs op aarde rondliepen overleven nog in de diepe oceaanbodem. Hun geheim: langzaam leven.

Hester van Santen

Wie een gat in de grond boort voor water of olie, tientallen of honderden meters diep, stuit in die zwarte steenmassa op leven. Met elke liter water komen miljoenen bacteriën omhoog.

Verontreiniging? Nee. Toen Amerikaanse microbiologen in 1998 de aanwijzingen eens bij elkaar legden, kwamen ze tot een schokkende conclusie. Die bacteriën komen echt uit de aardkorst, vooral onder zee. En het zijn er zo veel dat maar liefst 90 procent van alle bacteriën op aarde diep onder de grond huist.

„Zo’n bacterie zit daar maar onder de zeebodem, in een homp modder die al 66 miljoen jaar begraven is, met niks te eten.” Dat vertelt onderzoeker Hans Roy, die vrijdag in Science over het ondergrondse leven publiceerde. Duidelijk was al: als ze leven, doen ze dat zo langzaam dat ze op het oog dood lijken. Roy en collega’s van de universiteiten van Aarhus (Denemarken) en Rhode Island (VS) lukte het voor het eerst om de stofwisseling van ondergrondse bacteriën te meten.

Tijdens een onderzoeksreis over de tropische Grote Oceaan, tussen Hawaii en Midden-Amerika, boorden ze gaten tot dertig meter diep in de oceaankorst.

Op het diepste punt van de boring bleken de bacteriën zo intens traag te leven, dat ze in duizend jaar slechts een micromol zuurstof per liter water verbruikten. Hans Roy: „Dat is zo weinig, dat je in het laboratorium duizend jaar lang de zuurstofconcentratie kan meten zonder dat je merkt dat er iets weg is.”

De Deense en Amerikaanse biologen maakten gebruik van de ongebruikelijke toestand van de zeebodem in de tropische Grote Oceaan. De zeebodem bevat er tot tientallen meters diepte zuurstof. Dat is ongebruikelijk: op andere plaatsen is de zuurstof op een paar centimeter diepte al weg. De tropische Grote Oceaan is zo voedselarm, dat er nauwelijks organische resten op de zeebodem terechtkomen. Dat verandert de hele chemie van de oceaanbodem.

Roy en collega’s konden zo voorspellen hoeveel zuurstof er in de bodem aanwezig zou moeten zijn. Ze maten in de hele boorkern – met zeer gevoelige sensoren – een klein beetje minder dan voorspeld. Die zuurstof moesten de ondergrondse bacteriën opgemaakt hebben.

Op twintig meter diepte leefden nog duizend bacteriën per kubieke centimeter, zagen de biologen. Dat is erg weinig – op nog grotere diepte werd het onmogelijk om ze te tellen.

De diepste bacteriën die het Deens-Amerikaanse team waarnam, zaten in sediment dat al 66 miljoen jaar begraven was. De hoeveelheid beschikbaar voedsel was er zo gering en de stofwisseling van de bacteriën zo traag, dat de bacteriën zich slechts eens in de duizend jaar delen. In Nature, afgelopen voorjaar, kwamen collega’s van dezelfde universiteiten met een andere methode tot dezelfde conclusie: het zijn de traagste organismen op aarde. „We denken dat dit de minimale stofwisseling is van een bacterie”, vertelt Roy.

De bacteriën in de tropische Grote Oceaan consumeren dus zuurstof. „Maar dat is de uitzondering. We verwachten dat de meeste van deze bacteriën van sulfaat of ijzer leven.”

Dat de micro-organismen niet te kweken zijn, maakt bestudering moeilijk. Bovendien zijn de ondergrondse micro-organismen onderling genetisch zeer verschillend.

Het is wel mogelijk om al het bacterie-DNA uit een hap aardkorst in kaart te brengen, maar dat heeft nog weinig opgeleverd. Roy: „Het is alsof je een heel bos verhakselt om iets over een eekhoorn te weten te komen.” DNA van veel soorten zit dan door elkaar, en bovendien lijken hun genen nauwelijks op die van bekende organismen. Zijn team poogt daarom nu om metingen aan één individuele bacteriecel te doen. „Dat is een heel nieuw onderzoeksgebied.”