Gloeiende golf moet rovers verjagen

Biologie Eencellige algen laten ’s nachts het zeewater gloeien. Het schijnsel schrikt roeipootkreeftjes af.

Blauw gloeiende golven bij San Diego. Het schijnsel komt van een eencellige alg: een dinoflagellaat.
Blauw gloeiende golven bij San Diego. Het schijnsel komt van een eencellige alg: een dinoflagellaat. Foto Ian McDonnell

Wie ’s nachts in zee zwemt, ziet soms de golven gloeien. Die gloed is afkomstig van dinoflagellaten, eencellige algen met een zweepstaart: door een chemisch proces dat bioluminescentie heet, zenden sommige van deze soorten licht uit. Een voorbeeld is de in de Noordzee vaak geziene zeevonk. Daarmee voorkomen de microscopisch kleine algen (zo’n enkele tientallen micrometers groot) dat ze worden opgegeten, schrijven biologen van de universiteit van Göteborg deze week in Current Biology.

De dinoflagellaat Lingulodinium polyedra, gezien met behulp van een elektronenmicroscoop. Foto Wikimedia

Dat bioluminescentie als een verdedigingsmechanisme dient, vermoedden wetenschappers al langer. Maar de Zweedse biologen hebben dat nu specifiek bewezen bij de veelvoorkomende soort Lingulodinium polyedra.

Ze lieten roeipootkreeftjes van de soort Acartia tonsa naar hartelust ‘grazen’ in een mix van allerlei soorten plantaardig plankton, waaronder ook Lingulodinium polyedra in twee verschillende verschijningsvormen: niet-lichtgevend en lichtgevend. In beide gevallen werden de experimenten in een donkere omgeving uitgevoerd, omdat roeipootkreeftjes juist gedurende de nacht op zoek gaan naar voedsel. De niet-lichtgevende cellen waren zodanig gekweekt dat ze zich in het duister gedroegen alsof het overdag was, en dus geen bioluminescentie vertoonden.

Prooi van roeipootkreeftjes

In die niet-lichtgevende vorm was Lingulodinium polyedra veruit de favoriete prooi van de roeipootkreeftjes: de dinoflagellaten vormden ruim driekwart van het dieet, terwijl ze maar een kwart van de beschikbare hoeveelheid prooien vertegenwoordigden. Daarentegen maakte de bioluminescente Lingulodinium polyedra maar voor 24 procent deel uit van het roeipootkreeftjesdieet (vergelijkbaar met de beschikbare hoeveelheid prooien dus).

Bij een ander experiment waren de bioluminescente dinoflagellaten van tevoren behandeld met een bepaalde vetachtige stof die door roeipootkreeftjes wordt uitgescheiden. Daardoor nam hun ‘bioluminescentiecapaciteit’ toe: ze gaven een fellere flits af als ze vervolgens met een roeipootkreefje in aanraking kwamen. Van die extra fel flitsende groep werd bijna geen enkele dinoflagellaat opgegeten door de roeipootkreeftjes. Die kozen in maar liefst 98 procent van de gevallen voor een alternatieve prooi. Bij niet-lichtgevende dinoflagellaten die met de vetachtige stof behandeld werden, trad dit effect niet op.

Van de extra fel flitsende dinoflagellaten werd bijna geen enkele opgegeten

Bioluminescentie is dus een efficiënte manier om belagers af te schrikken, schrijven de auteurs, maar hoe dat precies komt is nog onduidelijk. Wellicht vormt het licht voor de roeipootkreeftjes een signaal dat de dinoflagellaten giftig kunnen zijn. Plausibeler is het dat de roeipootkreeftjes simpelweg schrikken, of dat het licht dient als een alarm dat grotere dieren aantrekt – vissen bijvoorbeeld, die het op hun beurt weer op de roeipootkreeftjes gemunt hebben. Op hogesnelheidscameraopnames die de biologen maakten, is in ieder geval te zien hoe de roeipootkreeftjes direct nadat ze in aanraking zijn gekomen met de opflitsende dinoflagellaten met krachtige slagen wegzwemmen, alsof ze de locatie zo snel mogelijk willen ontvluchten.

Drie keer zo snel

Bioluminescentie is essentieel voor het succes van de dinoflagellaten, concluderen de onderzoekers. Andere eencellige algen van dezelfde grootte (diatomeeën bijvoorbeeld, met een extern skelet van silica) groeien tot wel drie keer zo snel. In theorie zouden ze de dinoflagellaten dus makkelijk kunnen wegconcurreren, maar dat gebeurt niet.

Sterker nog: Lingulodinium polyedra vertoont periodes van grote algenbloei, en is in Californië vaak verantwoordelijk voor het veroorzaken van red tides, waarbij de zee tijdelijk rood kleurt door de grote hoeveelheid algen. Die produceren daarbij ook gifstoffen. Als schelpdieren de dinoflagellaten tijdens zo’n bloei opeten, slaan ze die gifstoffen op in hun weefsel. In zee levende dieren of mensen die de schelpdieren eten, kunnen dodelijk vergiftigd raken.

Luister naar de podcast over dinoflagellaten: Hoe een kleine cel de planeet verandert