Gedaanteverandering door een bacterie

donderdag 1 september 2016

Door Tim van Oijen

In de bodem van wadplaten komen diverse soorten kokerwormen voor. Deze dieren planten zich voort door bevruchte eitjes in de waterkolom te brengen waaruit zich larven ontwikkelen. Onderzoek heeft aangetoond dat de metamorfose van larve tot volwassen dier wordt getriggerd door specifieke bacteriesoorten die zich in en op het sediment bevinden.

De metamorfose van een dier wordt gedefinieerd als de morfologische, fysiologische en gedragsmatige overgang van een larve naar een juveniel. Er is een veelvoud aan biochemische systemen binnen het organisme dat het verloop van deze transitie beïnvloedt, waarbij verschillende hormonen en neurotransmitters betrokken zijn. Op DNA-niveau wordt de metamorfose geregisseerd door de expressie van genen die coderen voor de eiwitten in kwestie.

De metamorfose van de larven van aan de bodem gebonden mariene organismen begint doorgaans pas als zij een geschikt substraat vinden. Bij diverse diergroepen spelen bacteriën een rol bij het initiëren van de gedaanteverandering, zoals bij oesters, zee-egels, sponzen, koralen, zeepokken, krabben, zakpijpen en kokerwormen. Veel onderzoek aan de laatste diergroep heeft zich gericht op soorten die aan hard substraat zijn gebonden. Over de in het sediment levende, voor de Waddenzee belangrijke soorten, is minder bekend. Wel is al meer dan zestig jaar geleden geconstateerd dat micro-organismen in en op de wadbodem van invloed zijn op de metamorfose van deze wormen. Meer recent is aangetoond dat larven van de wormen op een steriele bodem, dus zonder levende bacteriën, veel minder vaak overgingen tot vestiging dan wanneer een cocktail van bacteriën aan deze bodem was toegevoegd.

 

Staartachtig

In een Duits onderzoek is getracht om te achterhalen of er specifieke bacteriesoorten zijn die een reactie van de larven ontlokken. Hiertoe hebben de biologen 13 verschillende bacteriesoorten van het wad opgekweekt in monocultures en vervolgens de respons van de larven van twee kokerwormensoorten geobserveerd: Polydora cornuta en Streblospio benedicti. Twee bacteriesoorten bleken de metamorfose van de larven te stimuleren. Omdat een behandeling met enkel door de bacteriën geproduceerde stofjes geen effect had, leek het waarschijnlijk dat levende bacteriën zelf nodig zijn om een reactie te bewerkstelligen.



Uit Amerikaans onderzoek aan de kokerworm Hydroides elegans is meer inzicht verkregen hoe de bacteriën nu precies de metamorfose inleiden. De wetenschappers ontdekten dat een bepaalde bacteriesoort een soort staartachtige structuren vormt. Wanneer de larve daarmee in contact komt, blijkt via de zogeheten MAPK-eiwitten de expressie van bepaalde genen te worden veranderd waardoor de metamorfose start. Hoewel dit niet zeker is, is het aannemelijk dat vergelijkbare processen ook in de kokerwormen van de wadplaten een rol spelen. De Amerikaanse onderzoekers gaan er zelfs van uit dat ook bij andere diergroepen die onder invloed van bacteriën een metamorfose ondergaan, dit het geval is. 

Antifouling

Hydroides elegans is een soort die een slechte reputatie in de scheepvaart heeft omdat deze kokerworm aangroeit op scheepsrompen. Dankzij het onderzoek kunnen nu nieuwe manieren ontwikkeld worden om de vestiging van de larven op de rompen tegen te gaan, waarbij de inducerende werking van de bacteriën wordt tegengegaan. 





Bronnen

Sebesvari, Z., R. Neumann, T. Brinkhoff and T. Harder (2013). Single-species bacteria in sediments induce larval settlement of the infaunal polychaetes Polydora cornuta and Streblospio benedicti. Marine Biology 160, p.1259-1270.

Shikuma, N.J., I. Antoshechkin, J.M. Medeiros, M. Pilhofer and D.K. Newman (2016). Stepwise metamorphosis of the tubeworm Hydroides elegans is mediated by a bacterial inducer and MAPK signaling. PNAS, doi 10.1073/pnas.1603142113.



Artikel WadWeten

Het wekelijkse artikel WadWeten verschijnt in de digitale nieuwsbrief en op de websites van de Waddenvereniging en Waddenacademie. In deze serie artikelen wordt het waddengebied beschreven vanuit verschillende onderzoeksdisciplines, zoals de biologie, de geologie en de cultuurhistorie. Een wetenschappelijke benadering in heldere taal. De berichten worden beurtelings geschreven door wetenschappers van Ecomare, de Waddenacademie en de Waddenvereniging.

In 2010 werden een aantal WadWeten artikelen gebundeld in het boekje Waddenwijsheid (ISBN 9789087410230). Begin 2015 kwam er een vervolg: Meer Waddenwijsheid. Het rijk geïllustreerde boek geeft antwoorden op vragen als: welke beestjes krioelen er in het zand, welke wadvogels werden gegeten in de terpentijd, hoe oud wordt een zwaardschede, welke stormen zijn gevaarlijk voor de Wadden. Dit prachtige boek boordevol Waddenkennis is verkrijgbaar bij de boekhandel voor € 12,90 (ISBN 9789087410322).

Ecomare Waddenacademie Waddenvereniging