Hoe overleef je als eencellige in een omgeving waar het ongenadig heet en zuur is? Trek een suikerharnas aan, zoals het harde laagje om een snoepappel die je bij kermiskraampjes vindt. Door de haartjes aan hun oppervlak met suiker te bedekken, weten extremofiele organismen in schijnbaar onmogelijke omstandigheden te overleven. Dat stellen Amerikaanse onderzoekers in vakblad Nature Microbiology.
Het eencellige micro-organisme Sulfolobus islandicus is een echte thrillseeker. Hij gedijt goed op plekken waar andere organismen direct het loodje leggen, zoals in het kolkende hart van gloeiend hete en bijtend zure bronnen.
Het micro-organisme dankt zijn robuustheid aan talloze onbreekbare haartjes, de zogeheten pili, op zijn oppervlak. Met behulp van krachtige microscopen probeerden onderzoekers van de University of Virginia te ontrafelen wat deze haartjes hun kracht geeft.
‘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.
Sterk suiker
De Amerikaanse onderzoekers maakten op basis van de microscoopplaatjes een model van de atoomstructuur van de haren. De haartjes bestaan uit lange ketens van eiwitten. Uit het model volgt dat aan veel van deze eiwitten suikergroepen gekoppeld zitten. De suiker is waarschijnlijk zo netjes gestructureerd dat hitte en zuur er geen grip op kunnen krijgen.
‘Deze beestjes hebben een manier gevonden om de haarfilamenten met een grote hoeveelheid suiker te bedekken. Dat maakt ze weerbaar tegen de extremen van hun leefomgeving’, zegt biochemicus Edward Egelman in een persverklaring.
Breaking bad-methode
De microscoopmethode was niet de eerste keus van de onderzoekers. Zij wilden in eerste instantie de haartjes kapotmaken om uit de brokstukken hun structuur te achterhalen. Dat bleek echter onmogelijk. Zelfs toen de wetenschappers de organismen in een bad van natronloog gooiden – een goedje waarin je à la Breaking Bad een menselijk lijk kan oplossen – bleven de haartjes intact.
Noodgedwongen koos het team voor een minder gewelddadige onderzoeksmethode. Cryogene elektronenmicroscopie, waarbij de organismen tot extreem lage temperaturen gekoeld worden om zelfs op atoomniveau een scherp beeld te krijgen, bood uitkomst.
Aanname, geen conclusie
‘Het onderzoeksteam heeft heel mooi wetenschappelijk werk gedaan, maar hun conclusie ten aanzien van de rol van de haartjes voor overleven gaat te ver’, zegt microbioloog Huub Op den Camp van de Radboud Universiteit Nijmegen. ‘Ze hebben succesvol vastgesteld dat er veel plekken op de pili bestaan waar suikerketens kunnen binden. Maar daarmee is een relatie tussen de aanwezigheid van suikers en de stevigheid van het organisme niet bewezen. Dat de suikers ervoor zorgen dat het organisme kan overleven, is een aanname.’
Bovendien komt het ‘suikerharnas’ ook voor bij andere organismen, zegt Op den Camp. ‘Mijn groep doet onderzoek naar een anammox-bacterie, een eencellige die ook veel suikers met zich meedraagt. Maar deze bacterie is geen extremofiel. Hij leeft in water van 25 tot 30 graden Celsius.’
Om de relatie tussen de suikers en de overlevingskansen echt te bepalen, is volgens Op den Camp vervolgonderzoek nodig. ‘Stel dat je bij deze organismen de eiwitten waar de suikers aan hechten verwijdert – kunnen ze dan nog steeds overleven in extreme omstandigheden? Dat zou de ultieme test zijn om de rol van suikers vast te stellen.’