Jaarboek no. 87. 2008/2009 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Diligentia 115
celmembranen aan aan de zeewatertemperatuur om de fluïditeit van het membraan optimaal
te houden. Dit doen deze archaea door de relatieve hoeveelheid van de verschillende
membraanlipiden aan te passen: hoe warmer het zeewater, hoe meer ringstructuren van
vijf koolstofatomen er worden ingebouwd, net als hun thermofiele tegenhangers dat doen.
Deze verandering in samenstelling wordt gekwantificeerd met een index, de zgn. TEx 86
(TetraEther index van componenten met 86 koolstofatomen maar ook verwijzend naar
Texel, de locatie waar deze index bedacht is) [7]. Een ijkgrafiek waarin de TEx 86 gemeten in
oppervlakte sedimenten uitgezet wordt tegen de oppervlaktetemperatuur van het zeewater,
geeft een lineair verband te zien (figuur 3). Met deze grafiek kunnen zeewatertemperaturen
uit een ver verleden bepaald worden door middel van de analyse van lange sedimentkernen
van de zeebodem. Natuurlijk werd ook bekeken of de verandering van de TEx 86
inderdaad een fysiologische aanpassing van de crenarchaeota is door gebruik te maken
van verrijkingsculturen. Het blijkt dat crenarchaeota inderdaad een lineaire respons van
de TEx 86 te zien geven in het temperatuurgebied 10-40ºC en dat saliniteit en nutriëntconcentraties
geen invloed hebben. Studies met sedimentvallen hebben verder aangetoond
dat het TEx 86 signaal dat in oppervlaktesedimenten gevonden wordt voornamelijk de
temperatuur van de bovenste 100 m van de oceaan weerspiegelt.
De toepassing van deze palaeothermometer in het midden Krijt heeft aangetoond dat de
toenmalige tropische oceaan minstens 7 ºC warmer was dan de huidige tropische oceaan
[8]. Hoewel dit niet direct een oorzakelijk verband met de hoge concentratie aan broeikasgassen
bewijst, geeft het in ieder geval aan dat de toenmalige ‘broeikas’-aarde veel warmer
was dan de aarde nu. Tevens genereert dit onderzoek gegevens die gebruikt kunnen worden
om klimaatmodellen onder ‘broeikas’-condities te testen. Helaas zijn er nog geen gegevens
beschikbaar over zeewatertemperaturen van gebieden op hogere breedtegraden om
zo de pool-evenaar gradiënt te bepalen. Wel zijn onlangs gegevens beschikbaar gekomen
van zeewatertemperaturen van de Arctische oceaan ten tijde van het Paleoceen/Eoceen
(55 miljoen jaar geleden), een periode waarin de aarde enorm opwarmde waarschijnlijk
door de emissie van grote hoeveelheden methaan. TEx 86 paleothermometrie gaf aan dat
de zeewatertemperaturen in het Arctische gebied tot zelfs boven de 20 ºC opliepen [8].
Nader onderzoek wordt momenteel uitgevoerd aan tal van klimaattransities in de laatste
140 miljoen jaar.
Samenvattend kan gesteld worden dat ons onderzoek aan mariene crenarchaeota niet alleen
tot volledig nieuwe inzichten in de mondiale koolstof- en stikstofcyclus heeft geleid,
maar ook via het lezen van de sedimentaire archieven inzicht verschaft in mogelijk toekomstige
klimaatscenario’s.
Referenties
[1] Karner M.B., DeLong E.F., and Karl D.M. (2001) Archaeal dominance in the mesopelagic zone of the Pacific
Ocean. Nature 409, 507-510.
[2] Sinninghe Damsté J.S., Hopmans E.C., Schouten S., van Duin A.C.T. and Geenevasen J.A.J. (2002) Crenarchaeol:
The characteristic core glycerol dibiphytanyl glycerol tetraether membrane lipid of cosmopolitan pelagic crenarchaeota.
J. Lipid Res., 43, 1641-1651.
[3] Kuypers M.M.M., Blokker P., Erbacher J., Kinkel H., Pancost R.D., Schouten S. and Sinninghe Damsté J.S. (2001)
Massive expansion of marine archaea during a mid-Cretaceous oceanic anoxic event. Science 293, 92-95.
[4] Wuchter C., Schouten S., Boschker H.T.S and Sinninghe Damsté J.S. (2003) Bicarbonate uptake by marine Crenarchaeota.
FEMS Microbiol. Lett. 219, 203-208.
[5] Wuchter C., Abbas B., Coolen M.J.L., Herfort L., Timmers P., Strous M., Van Bleijswijk J., Teira E., Herndl G.J.,
Middelburg J.J., Schouten S. and Sinninghe Damsté J.S. (2006) Archaeal nitrification in the ocean. Proc. Nat. Ac.
Sci. USA 103, 12317-12322.
[6] Könneke M., Bernhard A.E., de la Torre J.R., Walker C.B., Waterbury J.B. and Stahl D.A. (2005) Isolation of an
autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature 437, 543-546.
Moleculaire paleontologie: moleculen uit een ver verleden