Geen zuurstofproductie, geen Krebscyclus, geen Calvincyclus, en voor de helft van z’n aminozuren én z’n nucleotiden aangewezen op de buitenwereld. Het genoom van de stikstofbindende cyanobacterie UCYN-A zit zó vol gaten dat zijn ontdekkers niet goed snappen hoe hij überhaupt kan overleven, zo melden ze op de website van Nature.

De bacterie werd in 1998 voor het eerst ontdekt door Jonathan Zehr (University of California, Santa Cruz) in de wateren rond Hawaii. Sindsdien is duidelijk geworden dat hij in tropisch en subtropisch zeewater heel veel voorkomt. Net als andere cyanobacteriën (ook bekend als blauwalgen) gebruikt hij zonlicht als energiebron om stikstof uit de lucht om te zetten in ammonia.

Probleem is dat de bacterie, in Zehrs eigen woorden, koppig weerstand biedt tegen elke poging om hem in het lab te kweken. Mede daarom is er zó weinig over deze soort bekend dat hij niet eens een officiële Latijnse naam heeft en het met de werktitel UCYN-A moet doen.

Door oceaanwater te filteren met behulp van flowcytometrie, en vervolgens het aangetroffen DNA te analyseren met de nieuwste technieken van 454 Life Sciences, is het Zehr en collega’s nu echter toch gelukt om het genoom van UCYN-A in kaart te brengen.

In 2008 resulteerde dat al in een publicatie in Science waaruit bleek dat de bacterie de genen mist voor fotosysteem 2, het deel van de fotosynthese zonne-energie wordt gebruikt om water te splitsen in zuurstof en H+. Evolutionair is dat niet zo gek want de zuurstofvorming staat de stikstofbinding in de weg. Andere cyanobacteriën maken daarom overdags zuurstof aan, slaan de H+ tijdelijk op en gebruiken die dan ’s nachts om stikstof te binden. UCYN-A kan ook overdags stikstof binden. Al is het nog een raadsel hoe hij het zonlicht naar die reactie doorsluist.

Nader onderzoek heeft nu dus het vrijwel complete genoom opgeleverd. Maar compleet is het woord niet helemaal. De bacterie blijkt tevens niet in staat om koolstof uit CO2 in suikers vast te leggen (de Calvincyclus) of om weer energie uit koolwaterstoffen terug te winnen (de Krebs- of citroenzuurcyclus).

Ook kan hij maar de helft van zijn aminozuren zelf aanmaken, en van de vier basen uit zijn DNA alleen cytosine en guanidine. De rest betrekt hij kennelijk van buiten af. Voor zover bekend leeft hij niet in symbiose met een ander micro-organisme, wat doet vermoeden dat hij simpelweg los ronddrijvende moleculen uit zijn omgeving oppikt.

Het zou nauurlijk meteen kunnen verklaren waaróm die kweekjes allemaal mislukten. Kwestie van het verkeerde voer.

bron: UC Santa Cruz

Onderwerpen