[PWC-MEDIA] Persbericht NIOZ: DNA-profiel zeebodem kijkt 10.000 jaar terug.
- From: Jan Boon <Jan.Boon@xxxxxxx>
- To: cpr <cpr@xxxxxxx>
- Date: Tue, 26 Oct 2010 10:07:03 +0200
[cid:image002.jpg@01CB74F5.89BDFBD0]
DNA profiel van de zeebodem kijkt met grote precisie 10.000 jaar terug.
Van DNA werd lang gedacht dat het een erg labiel molecuul is en daarom maar
heel erg kort bewaard blijft na het sterven van een organisme. Daarom zou het
ook niet geschikt voor studies naar het geologisch verleden van onze planeet.
NIOZ promovendus Arjan Boere toont nu aan dat het DNA-profiel van sedimenten op
de zeebodem ons wel degelijk in staat kan stellen om ongeveer 10.000 jaar terug
te blikken in het Holoceen; de periode vanaf de laatste ijstijd. Omdat DNA veel
soortspecifiekere informatie geeft dan de klassieke methoden, kunnen we nu veel
nauwkeuriger informatie krijgen over deze periode. Arjan verdedigt zijn
proefschrift aan de Universiteit Utrecht op 29 oktober.
Informatie over ons geologische verleden berust vaak op fossiele organismen.
Dat kan gaan om microscopisch waarneembare skeletjes zoals de schelpjes van
foraminiferen, cysten en endosporen van algen, of om fossiele moleculen van
verschillende micro-organismen, zoals eencellige algen, bacteriën en Archaea.
Voor wat betreft de organische moleculen (‘biomarkers’) zijn hierbij de lipiden
en pigmenten favoriet omdat ze een grote weerstand hebben tegen biologische
afbraak door micro-organismen, vooral als er geen zuurstof aanwezig is.
Verschillende recente studies hebben echter aangetoond dat fossiel DNA van tot
het plankton behorende micro-organismen ook duizenden jaren in de zeebodem
bewaard kan blijven. Dat opent nieuwe mogelijkheden want daar waar de klassieke
lipiden en pigmenten vaak slechts vrij grove informatie geven op het niveau van
groepen genetisch verwante soorten, kan theoretisch met behulp van DNA analyse
de aanwezigheid van elke afzonderlijke soort worden vastgesteld. Het is dus een
veel preciezer stuk geologisch gereedschap en het doel van het onderzoek van
Arjan Boere was dan ook om te kijken hoe dit voordeel in de praktijk uitpakt.
Hiertoe vergeleek hij de resultaten van de nieuwe ‘paleogenetische’ aanpak met
de al voorhanden zijnde klassieke gegevens van een aantal boorkernen van
mariene sedimenten uit drie verschillende gebieden, die als overeenkomst hadden
dat de diepe waterlagen en de zeebodem ten tijde van de afzetting zuurstofloos
waren.
[cid:image003.jpg@01CB74F3.9069F850]
Arjan Boere aan het werk in het moleculair-biologische lab van het NIOZ.
Ellis Fjord - Antarctica
Een boorkern uit Ellis Fjord op Antarctica, met daarin sedimenten tot 2700 jaar
oud, werd geanalyseerd om de variaties in de conservering van fossiel DNA van
verschillende soorten micro-organismen te bestuderen. De resultaten toonden aan
dat de afbraak van DNA nadat het in het sediment is terechtgekomen het hoogst
was voor het DNA van dinoflagellate algen, gevolgd door dat van kiezelalgen en
uiteindelijk door DNA van (foto-autotrofe) groene zwavelbacteriën, die groeien
in gebieden waarin zonlicht doordringt tot in zuurstofloze diepere waterlagen.
In deze sedimentkern waren de karakteristieke en toch als zeer persistent
bekend staande cysten van dinoflagellaten zo zeldzaam, dat ze niet konden
worden gebruikt voor klimaatreconstructies. Ondanks een progressieve
(exponentiële) afname van de hoeveelheid fossiel DNA van dinoflagellaten met de
ouderdom van het sediment was DNA analyse de enige aanpak die ongeveer 1850
jaar geleden een opvallende verschuiving in de soortensamenstelling liet zien.
Er trad toen een kouder klimaat in, waardoor de ijsbedekking van Ellis Fjord
toenam.
Zwarte Zee
In zuurstofloze sedimenten van vergelijkbare leeftijd uit de zeebodem van de
Zwarte Zee op meer dan 2000m diepte, bleek ongeveer 30% van het fossiele DNA
van de haptofyte alg Emiliania huxleyi tot 3600 jaar oud nog relatief goed
bewaard gebleven. E. huxleyi is wereldwijd een belangrijke algensoort die door
middel van microscopisch waarneembare kalkplaatjes een soort uitwendig
kalkskeletje aanmaakt en een nu belangrijke rol speelt bij de wereldwijde cycli
van koolstof- en stikstof. Ook is E. huxleyi een bron van bepaalde klassieke
biomarker moleculen, namelijk een serie van alkenonen met allemaal 37
koolstofatomen maar met een verschillende graad van verzadiging (Uk37 waarde).
Deze moleculen worden als paleothermometer gebruikt voor de reconstructie van
de temperatuur van het zeeoppervlak in het geologische verleden. Uit het
fossiele DNA-profiel van het sediment bleek allereerst dat de aanwezigheid van
andere, sterk aan E. huxleyi verwante, algensoorten als mogelijke alternatieve
bron van de alkenonen kon worden uitgesloten. Dit is belangrijk omdat deze
soorten bij dezelfde zeewatertemperatuur een ander alkenonenprofiel hebben dan
E. huxleyi. Vermenging van soorten verstoort dus de nauwkeurigheid van de Uk37
paleothermometer.
Middellandse Zee
Tenslotte werd fossiel DNA bestudeerd in oude sedimentlagen uit de oostelijke
Middellandse Zee ten zuidwesten van Cyprus om te onderzoeken of fossiel DNA ook
bewaard blijft in organisch-koolstof rijke lagen (sapropelen), die hier veel
ouder kunnen zijn dan het tijdvak van het Holoceen; tot 124.000 jaar voor de
oudste onderzochte sapropel. Alleen in het sediment van de jongste sapropel van
5-9.000 jaar oud bleek nog voldoende fossiel DNA aanwezig voor moleculair
biologische analyse. Het hier aangetoonde fossiele DNA vertoonde een duidelijke
verschuiving in de levensgemeenschappen van zowel haptofyte als dinoflagellate
algen als reactie op de veranderende omstandigheden tijdens de formatie van
deze sapropel.
Samenvattend laat deze studie zien dat fossiel DNA zo’n 10.000 jaar lang
bewaard kan blijven in de zeebodem. Voor het Holoceen is het daarom een
veelbelovend precisie-instrument voor de reconstructie van milieuomstandigheden
in het (recente) verleden op locaties waar zuurstofloze omstandigheden als
gevolg van een slechte waterventilatie geleid hebben tot de afzetting van
organisch-koolstof rijke sedimentlagen.
Deze studie werd extern gefinancierd vanuit project 813.13.001 van het Open
Competitie programma van NWO-ALW, in 2004 toegekend aan dr. Marco Coolen, en de
Spinoza Premie van NWO die eveneens in 2004 werd toegekend aan prof. Jaap
Sinninghe Damsté.
Promotie: De verdediging van het proefschrift vindt plaats op vrijdag 29
oktober om 14:30 in het Academiegebouw van de Universiteit Utrecht, Domplein 29.
Proefschrift: Boere, A.C. (2010). Validation and application of fossil DNA as a
recorder of past marine ecosystems and environmental conditions. Mededelingen
van de Faculteit Geowetenschappen van de Universiteit Utrecht, 175 pp. ISBN:
978-90-5744-191-2.
Meer informatie:
- Arjan Boere, arjan.boere@xxxxxxx<mailto:arjan.boere@xxxxxxx>; Tel. 06 4079
5452.
- Prof. Dr. Jaap S. Sinninghe Damsté (Promotor, NIOZ en UU),
jaap.damste@xxxxxxx<mailto:jaap.damste@xxxxxxx>; Tel. 0222 369 550 / 06 1964
3278
- Dr. Marco Coolen (Copromotor, NIOZ en Woods Hole Oceanographic Institution),
mcoolen@xxxxxxxx<mailto:mcoolen@xxxxxxxx>.; Tel. 001-508-289-2931
- Dr. Jan Boon, NIOZ Communicatie & PR,
jan.boon@xxxxxxx<mailto:jan.boon@xxxxxxx>; Tel. 0222- 369 466 / 06 2096 3097.
Over het NIOZ:
Het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek op Texel is het
nationale oceanografische instituut en is onderdeel van de Nederlandse
Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
De missie van het NIOZ is het verkrijgen en communiceren van wetenschappelijke
kennis van zeeën en oceanen voor een beter begrip en een duurzaam beheer van
onze planeet, het beheren van de nationale faciliteiten voor zeeonderzoek en
het ondersteunen van onderzoek en onderwijs in Nederland en in Europa.
Het instituut is in 1876 opgericht en heeft thans ongeveer 250 werknemers in
dienst en het jaarbudget bedraagt €24 miljoen. De vloot bestaat uit de
onderzoekschepen 'Pelagia' voor de oceanen en de open Noordzee en de 'Navicula'
en 'Stern' voor de Waddenzee en de kustzone. Een tiental van onze
senior-onderzoekers is tevens als hoogleraar verbonden aan een Nederlandse
universiteit. Per jaar publiceert het NIOZ ongeveer 150 publicaties in de
internationale wetenschappelijke literatuur. Ook verricht het instituut
onderzoek voor beleid en bedrijfsleven.
P Please consider the environment before printing this e-mail.
Other related posts:
- » [PWC-MEDIA] Persbericht NIOZ: DNA-profiel zeebodem kijkt 10.000 jaar terug. - Jan Boon
