In een oven van meer dan 400°C blijft leven nog steeds mogelijk. Tenminste, dat beweert een groep onderzoekers. Volgens anderen is voor zo’n bizarre bevinding sterker bewijs nodig.
Leven heeft het moeilijk als de temperatuur omhoog gaat – de grens voor dierlijk leven ligt bij ongeveer 50°C. Sommige bacteriën kunnen wel overleven bij temperaturen van boven de 100°C; één bacteriestam zelfs bij 122°C.
Een beperkende factor voor leven bij hoge temperatuur is het water in levende cellen. Daarom vroegen Lynda Beladjal van de Universiteit Gent en haar collega’s zich af of bacteriële sporen, die weinig water bevatten, wel tegen hoge temperaturen bestand zouden zijn. Sporen zijn een soort uitgeklede versie van een bacterie met zijn erfelijk materiaal in een omhulsel, die de bacterie vormt als extreme omstandigheden ervoor zorgen dat hij niet zelf kan overleven.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
De onderzoekers stopten sporen van de bacterie Bacillus amyloliquefaciens in glazen buisjes. Na drie dagen in een droogruimte verplaatsten ze de buisjes naar een oven. Daar verwarmden ze de buisjes dertig tot zestig minuten, met maximumtemperaturen tussen de 200°C en 500°C. Daarna koelden de onderzoekers de sporen af en bekeken of ze nog steeds tot bacteriekolonies konden uitgroeien.
Daaruit bleek dat sporen die tot 420°C verwarmd waren nog konden groeien en zich voortplanten. Na meer dan 430°C lukte dat niet meer.
Kapot DNA
De bevinding is des te merkwaardiger omdat eerder onderzoek erop wijst dat DNA kapot gaat bij temperaturen boven de 190°C. De onderzoekers denken dat de sporen overleven omdat ze enzymen dragen die beschadigd DNA kunnen repareren. Deze enzymen lijken de hitte te verdragen, en lappen het beschadigde DNA op als de sporen weer zijn afgekoeld.
Dit is niet het eerste onderzoek dat concludeert dat bacteriële sporen tegen temperaturen van meer dan 400°C kunnen. Een onderzoek uit 2015 deed verslag van sporen die nog steeds in leven waren nadat ze tot zulke extreme temperaturen verhit waren. Die studie stelde de sporen echter maar enkele milliseconden aan dat soort temperaturen bloot.
‘Ik denk dat de beschreven eigenschap een algemeen fenomeen is voor bacteriën met sporen uit het geslacht Bacillus’, zegt Vincent Lee van de University of Maryland in College Park, een coauteur van de studie uit 2015. ‘Desondanks is het wonderlijk dat de bacteriën kunnen overleven bij temperaturen van meer dan 400°C. Zo’n temperatuur zie je in de natuur waarschijnlijk alleen tijdens bosbranden en vulkanische activiteit.’
Niet alleen gooien de resultaten aannames in de biologie op de schop, ze hebben ook praktische implicaties, zo zegt Beladjal. Sommige sterilisatietechnieken die gebruik maken van het effect van hitte moeten wellicht opnieuw beoordeeld worden om er zeker van te zijn dat ze volledig effectief zijn.
Verhitte kritiek
Andere onderzoekers hebben echter zo hun twijfels bij het onderzoek van Beladjal. ‘Ik ben erg sceptisch over deze studie, zegt Don Cowan van de University of Pretoria, Zuid-Afrika.
Eerder onderzoek liet zien dat bacteriële sporen relatief hoge temperaturen van ongeveer 150°C konden overleven – maar hoe hoger de temperatuur, hoe korter de tijd waarin de sporen die temperatuur aankunnen. Als je die resultaten doortrekt zouden sporen bij 190°C maar maximaal een paar seconden overleven, zegt Cowan. Vandaar dat hij het lastig vindt om te geloven dat in het nieuwe onderzoek de sporen meer dan dertig minuten een temperatuur van 420°C overleven.
Russell Vreeland van de West Chester University in Pennsylvania en Ralf Moeller van het Institute of Aerospace Medicine in Keulen, Duitsland, zijn net zo sceptisch. Beiden zeggen dat de studie niet goed uitgewerkt is op belangrijke punten.
Het is bijvoorbeeld mogelijk dat de ernstige DNA-schade binnen de sporen opgelapt kan worden, zegt Vreeland. ‘Maar dat is geen indicatie voor hoe lang de sporen nodig hadden om een reparatie uit te voeren’, zegt hij. ‘Dat is belangrijk, aangezien de sporen beperkte mogelijkheden hebben zonder voortplanting. De schade kan dus alleen langzaam gerepareerd worden.’
Cowan vergelijkt het artikel met een studie uit 1983. In dat onderzoek beweerden de auteurs dat bacteriën bij een zogeheten ‘zwarte roker’ (een vulkanische schoorsteen in de diepzee) zich konden voortplanten bij temperaturen van tenminste 250°C. Niemand lukte het om dat onderzoek daarna te repliceren. ‘Maar de echte waarde van het onderzoek was dat het een storm ontketende. Het veroorzaakte een uitgebreide analyse van de factoren die leven bij hoge temperaturen bepalen en beperken’, zegt hij. ‘Misschien doet dit onderzoek hetzelfde.’
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: