Klappende bacteriën

Door: Jessica Schop
Datum: 11 januari 2018

De bodem van de Waddenzee is rijk aan bacteriën en virussen. Bron: Saxifraga-Marijke Verhagen

In de bodem van de zee barst het van de micro-organismen, waaronder bacteriën en virussen. Door golven en getij verspreiden ze zich op verschillende manieren in het sediment. Samen met variaties in de beschikbaarheid van zuurstof heeft dit grote gevolgen voor de hoeveelheid voedingsstoffen die op verschillende dieptes aanwezig zijn.

In gebieden met een ondiepe zee kan zuurstofrijk water de bodem bereiken. Door de hydraulische druk van het water, door bijvoorbeeld getijdebewegingen of golven, kan zuurstof ver het sediment indringen. Hoe diep, is mede afhankelijk van het soort sediment. Het water komt dieper in zandig sediment omdat de ruimtes, of poriën, tussen de korrels groter zijn dan bij bijvoorbeeld slik of klei. 

Mineralisatie

Zuurstof in de bodem is gunstig voor veel soorten bacteriën die er leven. Deze aerobe bacteriën gebruiken zuurstof voor mineralisatie, waarbij ze organisch materiaal omzetten in anorganische voedingsstoffen zoals nitraat of koolstofdioxide. In zuurstofrijke delen van de bodem kunnen deze bacteriën voorkomen tot dichtheden van miljarden cellenper vierkante centimeter. De bacteriën kunnen geïnfecteerd worden door virussen. De zeebodem kan een dichtheid van 103 tot 1010  virussen per vierkante centimeter hebben. 

Waddenzee

Zand of kleiachtige sedimentsoorten in een intergetijdengebied, zoals de Waddenzee, zijn rijk aan bacteriën en virussen. Door het ondiepe water is het ook rijk aan zuurstof, maar dit is niet onbeperkt beschikbaar. Op het moment dat het laagwater wordt, valt de hydraulische druk weg en worden de nog aanwezige zuurstof en voedingsstoffen snel opgebruikt door de aanwezige fauna. 

In een recente studie hebben Duitse onderzoekers gekeken naar het effect van getij op virusproductie en -transport in het sediment. Reactoren werden gevuld met slik van de Duitse wadplaat ‘Janssand’. Vanaf bovenaf werd er zeewater de reactoren in gepompt. In het effluent werd de hoeveelheid zuurstof, virussen en celresten gemeten.
Bij continue hydraulische druk, of hoogwater, verzamelen bacteriën zich in de bovenste laag van het sediment. Naarmate je dieper in het sediment kijkt komen er steeds minder bacteriën voor en steeds meer virussen. Virussen verplaatsen zich, net als bacteriën, ook door hydraulische druk in het sediment, maar kunnen verder het sediment binnendringen doordat ze een stuk kleiner zijn dan bacteriën.

Getijden werden gesimuleerd door afwisselend zes uur water en zes uur afwezigheid van water te creëren in de reactoren. Bij afwezigheid van water hoopten de virussen zich op in de toplaag van het sediment. De virusproductie dieper in het sediment bleef hetzelfde terwijl, door afwezigheid van hydraulische druk, de zuurstofconcentratie en daarmee de mineralisatie door bacteriën afnam.

Voedingsstoffen


Je zou verwachten dat met afwezigheid van water geen voedingsstoffen meer vrij komen doordat de bacteriën niet meer mineraliseren door zuurstofgebrek. Maar hier komen de virussen in actie! Op het moment dat een bacterie geïnfecteerd raakt door een virus, en het virus zich vermenigvuldigt, zal de bacterie uit elkaar klappen. Hierbij komen niet alleen de virussen  vrij, maar ook de celinhoud. Op deze manier spelen virussen een rol in de cyclus van voedingsstoffen in de zee.

Bacteriën (blauw) kunnen geïnfecteerd worden door een virus (rood). Doordat het virus zich reproduceert binnen de bacterie, kan de bacterie uitelkaar klappen, waarbij de virussen en de inhoud van de bacterie vrij komt in de omgeving. Bron: https://www.b

Bacteriën (blauw) kunnen geïnfecteerd worden door een virus (rood). Doordat het virus zich reproduceert binnen de bacterie, kan de bacterie uitelkaar klappen, waarbij de virussen en de inhoud van de bacterie vrij komt in de omgeving.
Bron: https://www.biw.kuleuven.be/dp/logt/phagesinteraction/Onderzoek.htm

Bron

Vandieken, Verona, Lara Sabelhaus, and Tim Engelhardt. "Virus dynamics are influenced by season, tides and advective transport in intertidal, permeable sediments." Frontiers in Microbiology 8 (2017): 2526.

De bodem van de Waddenzee is rijk aan bacteriën en virussen. Bron: Saxifraga-Marijke Verhagen