Zeesla en darmwieren
Zeeslasoorten behoren, net zoals de Darmwieren, tot het geslacht Ulva. Ze danken hun naam aan het typische bladvormige en buisvormige uiterlijk. Die sappige, groene bladeren lijken soms net een kropje sla. En de buisvormige varianten zijn vaak gevuld met lucht, waardoor ze, tja… een beetje op een opgeblazen darmpje lijken.
Wereldwijd komen er meer dan honderd soorten Ulva voor. Juist het feit dat deze soorten over de hele wereld voorkomen, maakt ze zo geschikt voor onderzoek. Zeesla en Darmwieren staan namelijk bekend om hun tolerantie ten opzichte van veranderende omgevingsfactoren. Zo kan Ulva bijvoorbeeld goed tegen wisselende zoutgehaltes, zeewatertemperaturen, en lichtconcentraties. Hierdoor kun je Ulva tegenkomen in een grote variatie aan gebieden: op rotsachtige kusten, op schorren en slikken, en zelfs in zoetwater. Als Zeesla-onderzoeker sta je het ene moment in een prachtig kelpwoud en het volgende moment bemonster je Ulva bij een riooluitlaat. Het is afwisselend werk.
Ulva en hun microben
Er is nog een reden waarom Ulva veel wordt gebruikt in wetenschappelijk onderzoek. Zeesla is namelijk onlosmakelijk verbonden met microben. Elke vierkante centimeter zeewier wordt gekoloniseerd door miljoenen bacteriën. Zonder deze bacteriën zou Zeesla niet op een kropje sla lijken en Darmwier niet op opgeblazen buis. Ulva zonder bacteriën groeit slechts uit tot een microscopisch klein, los klompje cellen. Een Zeesla zonder bacteriën kun je dus eigenlijk niet echt Zeesla noemen.
Alle microben samen worden het ‘microbioom’ genoemd. Het microbioom helpt Zeesla niet alleen zijn vorm te krijgen (morfologische ontwikkeling), maar ook met groei en voortplanting. Daarnaast kunnen goede bacteriën het zeewier beschermen tegen pathogenen – kleine organismen die ziekten kunnen veroorzaken – en andere bacteriën met negatieve gevolgen voor de gastheer. En wat krijgt het microbioom in ruil voor hun nuttige taken? Zij hebben op het zeewier een fijn plekje om te leven dat ook nog eens rijk in voedsel is. Bacteriën kunnen zich goed nestelen in het slijmlaagje op het zeewier en de celwanden van Zeesla zitten vol suikers. Accommodatie en maaltijdverzorging in één.
De Noordzee en de Oostzee: het effect van zoutgehalte
De Noordzee en de Oostzee zijn enorm interessante gebieden om onderzoek te doen aan Zeesla soorten. In deze zeeën komen meer dan vijftien soorten Ulva voor. Daarnaast worden de gebieden gekenmerkt door een natuurlijke zoet-zoutgradiënt die zich uitstrekt over een afstand van meer dan 2000 kilometer. In het noordelijkste gedeelte van de Oostzee – in de Botnische Golf – is het water bijna zoet. Ter hoogte van Stockholm, in het centrale deel van de Oostzee, is er voornamelijk brakwater. Ter hoogte van Denemarken wordt het water vervolgens snel steeds zouter en in de Noordzee is het water volledig ‘marien’. Deze overgang van zoet naar zout water heeft natuurlijk ook een grote invloed op het onderwaterleven.
Onderzoekers aan de Universiteit Gent en de Universiteit van Göteborg wilden weten of het Ulva-microbioom verandert langs de zoet-zoutgradiënt en of de bacteriën het Zeesla misschien zelfs kunnen helpen om zich aan te passen aan de wisselende zoutgehaltes. Zij verzamelden bijna vijfhonderd Zeesla-bladeren in Noorwegen, Denemarken, Zweden, en Duitsland. Met behulp van DNA-analyses brachten ze vervolgens de bacteriële gemeenschappen in kaart. Daarmee toonden ze aan dat het zoutgehalte inderdaad een belangrijke bepalende factor is in de samenstelling van het Ulva-microbioom. De grootste verschuiving vond plaats in de overgang van de zone die het ‘horohalinicum’ wordt genoemd en de ‘mesohaline’ zone. Dit valt samen met de overgang van een zoutgehalte van minder dan 5-8% naar een zoutconcentratie van 8-18% (volledig zout zeewater heeft een concentratie van 30% of meer).
Terug naar het laboratorium
Om te onderzoeken of bacteriën daadwerkelijk kunnen bijdragen aan de groei en aanpassingsvermogen van Zeesla aan zoutgehaltes, werden experimenten uitgevoerd in het laboratorium. De in Gent gekweekte Zeesla (Ulva fenestrata) werd blootgesteld aan zeewater met laag zoutgehalte en zeewater met hoog zoutgehalte. Aan de honderden flesjes met zeewier werden verschillende bacteriën toegevoegd. Op deze manier hebben de onderzoekers vastgesteld dat drie specifieke bacteriën de groei van Zeesla aanzienlijk kunnen bevorderen, met wel 138%. Dit effect was alleen aanwezig in de experimentele flesjes waaraan zeewater was toegevoegd met laag zoutgehalte. Een opvallend resultaat, want in natuurlijk ecosystemen komt Ulva fenestrata enkel in volledig ‘marien’ water voor, niet in brakwater of zoetwater.
Tolerantie door bacteriën
Zeesla soorten kunnen zich goed aanpassen aan wisselende zoutgehaltes. Dit hebben ze mogelijk voor een deel te danken aan hun bacteriële partners. De bacteriën kunnen bijvoorbeeld vitamines produceren of andere chemische stoffen die nodig zijn voor Zeesla om goed te kunnen functioneren. Door onderzoek te doen aan de samenwerking tussen zeewier en hun microben, komen we steeds een beetje meer te weten over de complexe interacties in de onderwaterwereld. We kunnen nog veel leren van de ruime tolerantie van Zeesla.
Onderzoeksmethodes
Bacteriën zijn ontzettend klein; slechts een duizendste van een millimeter. Je kunt dus niet zomaar het water inlopen en bacteriën tellen. Onderzoek aan bacteriën maakt daarom vaak gebruik van DNA-analyses. Om de bacteriën van een zeewier te ‘oogsten’, wrijven onderzoekers met een steriel wattenstaafje ongeveer een minuut over het zeewierblad. De bacteriën blijven aan het wattenstaafje kleven en worden vervolgens ingevroren op de ijskoude temperatuur van -80°C. Terug in het laboratorium kan het DNA van de cellen op het wattenstaafje geëxtraheerd (losgemaakt) worden en gesequenced, een methode waarmee je de DNA-structuur bepaalt. Het DNA wordt door de onderzoekers geanalyseerd om te bepalen welke soorten bacteriën op Ulva leven, maar uit het DNA kan nog veel meer informatie worden gehaald. Er kan bijvoorbeeld onderzocht worden of bacteriën bepaalde stoffen kunnen aanmaken, zoals vitamines, of juist afbreken. Hiermee kan de relatie tussen zeewieren en bacteriën beter in kaart gebracht worden.
Virussen en schimmels
Dat zeewieren niet kunnen leven zonder bacteriën is inmiddels duidelijk. Maar bacteriën zijn niet de enige microben aanwezig op zeewier, er zijn bijvoorbeeld ook virussen en schimmels. Zijn deze microben net zo belangrijk? Het antwoord daarop is helaas nog niet bekend. We weten eigenlijk nog maar heel weinig over zeewier-schimmels en zeewier-virussen. Onderzoekers van de Universiteit Gent hebben voor het eerst virussen van groene zeewieren bekeken en vonden wel twintig nieuwe virussoorten. Vooral in ongezond Zeesla, wat veel verbleekte vlekken op de bladeren had, waren heel veel virussen aanwezig. Deze resultaten laten zien hoe belangrijk het is om weer te weten te komen over zeewierziektes en hun microben.
