Door Liz Langley

Wij mensen denken dat we behoorlijk heetgebakerd zijn, maar dat hangt ervan af wat je meet. Als het bijvoorbeeld gaat om het doorstaan van barre omstandigheden, zijn er wezens op deze wereld die ons op een stelletje cupcakes doen lijken.

Maak kennis met de extremofielen, zo genoemd omdat ze omgevingen kunnen weerstaan die zo intens heet, koud, zout, zuur, alkalisch, onder druk, droog, radioactief of onvruchtbaar zijn dat ze ons zouden doven als een lucifer in een orkaan. Hun superkrachten zijn zo indrukwekkend dat NASA er ruilkaarten van heeft gemaakt, net als van Superman.

Extremofielen doen niet alleen uitzonderlijke dingen, ze hebben ons ook een beter beeld gegeven van wat leven is en in wat voor omgevingen het kan voorkomen, waardoor onze kijk op de mogelijkheid van leven op andere planeten is verbreed, aldus wetenschappers.

“Mensen die met extremofielen werken, hebben vrijwel dezelfde behoeften als mensen die naar Mars gaan, behalve dat ze daar meestal zelf de instrumenten kunnen bedienen; ze hoeven dat niet door een robot te laten doen. Maar qua technologie en technieken is het eigenlijk hetzelfde,” zegt Jay Nadeau, universitair hoofddocent biomedische techniek aan de McGill University, die extremofiele bacteriën in het Canadese noordpoolgebied bestudeert.

Haar team beschreef als eerste het microbengeslacht Thiomicrospira, dat kleine wijzigingen in zijn celstructuur heeft aangebracht waardoor het in zijn ijzige omgeving kan gedijen.

Extremofielen zouden ons ook kunnen helpen met meer aardse zaken, van geneesmiddelen tot de productie van energie, maar, zei Nadeau, “veel van dit werk wordt echt alleen gedaan om uit te vinden wat er op de planeet Aarde is waar we niets vanaf weten… en daar is heel veel van.”

Bonus: sommige zijn gewoon pruimen-schattig. Hier zijn vijf van de coolste extremofielen.

Tardigrades en tiara’s

Geen twijfel mogelijk – als er een wedstrijd voor schattige extremofielen zou worden gehouden, zou de tardigrade (boven) winnen. Ze hebben zelfs een schattige bijnaam – “waterbeer” – en zien eruit als zeekoeien gekleed in ruimtepakken voor Halloween.

De tardigrade is ongeveer een millimeter lang en is een polyextremofiel, wat betekent dat hij in staat is om in talloze barre omstandigheden te overleven. Sarah Bordenstein van het Marine Biological Laboratory in Woods Hole schrijft dat ze bestand zijn tegen temperaturen van -328 °F (200 °C) tot 304 °F (151 °C), gebrek aan water en zuurstof, “kokende alcohol” (wie heeft dat bedacht?) en duizend maal de straling die wij kunnen verdragen.

Een van de manieren waarop ze overleven is door in cryptobiose te gaan, een staat van uitgestelde animatie, waarin lichaamsfuncties zoals het metabolisme tijdelijk worden uitgeschakeld. Ze blijven in deze gekrompen toestand – waarin ze een “tun” worden genoemd – totdat de omstandigheden verbeteren. Dit doen ze al tientallen jaren.

Onbegrijpelijk dat de tardigrade een soort pop/nerd cultuur lieveling is geworden, met zijn schattige smoeltje dat op alles verschijnt, van eigen t-shirts tot muismatten tot, nou ja, mokken.

Nee, we hebben geen nummer voor hun agent.

Brine Garnalen: Salty Survivors

Diegenen onder ons die popcorn, chips en zoute snacks kunnen eten tot we erbij neervallen, kunnen zich gemakkelijk identificeren met de halofiel, een schepsel dat gedijt in zeer zoute omgevingen. De pekelkreeftjes uit het Grote Zoutmeer zijn halofielen die zich thuis voelen in plaatsen als het Grote Zoutmeer van Utah, waarvan delen tien keer zouter zijn dan de oceaan.

Pekelkreeftjes zijn zulke superzoute overlevers omdat, volgens het Great Salt Lake Ecosystem Program, hun buitenste lichaam ondoordringbaar is voor water zodat het zoute water alleen via de mond binnenkomt. Twee pompen, de kieuwen van de garnaal en een speciale halsklier, filteren het zout eruit en helpen de zoutbalans in het lichaam in stand te houden.

Ze hebben ook drie soorten hemoglobine, een eiwit dat zuurstof in het bloed bindt. Het hemoglobinegehalte van de garnaal neemt toe als het zoutgehalte van het water stijgt.

Methaan-ijsworm

Ze zien er misschien buitenaards uit, maar het afzichtelijke schepsel dat hieronder is afgebeeld, is een methaan-ijsworm, die in 1997 hier op aarde is ontdekt en op de zeebodem van de Golf van Mexico leeft. Deze extremofiele platte, roze wormen van twee centimeter lang hebben zich ingegraven in methaanheuvels en leven waarschijnlijk van de bacteriën die op het methaan groeien.

In alle eerlijkheid, als je er zo uit zou zien, zou je je ook ingraven.

Veel minder afschuwelijk zijn gletsjerijswormen, kronkelende zwarte wezens van een paar centimeter lang. Daniel Shain, afdelingsvoorzitter biologie aan Rutgers-Camden, heeft naar ijswormen gezocht in verre oorden, van Tibet tot Alaska – mede gefinancierd door National Geographic. (Bekijk een video van de ijswormen in Alaska.)

Rapportage over een wandeling onder leiding van Shain, Doug O’Harr van de Anchorage Daily News meldde dat hij zoveel wormen zag dat een gletsjer “haar leek te hebben gekiemd.”

Gletsjerijswormen zijn “het grootste dier waarvan bekend is dat het zijn levenscyclus op gletsjerijs voltooit, wat een hele prestatie is,” schreef Dan in een e-mail.

Ze overleven op algen en zijn vergelijkbaar met aardwormen, maar hun lichaamsfuncties-reproductie, stofwisseling, groei-vinden allemaal plaats bij het vriespunt, bij ongeveer 32° Fahrenheit (0° Celsius). Als de temperatuur echter een paar graden stijgt, tot ongeveer 4° Celsius, kunnen de wormen het niet aan – dan smelten ze en gaan dood.

Wat aantoont dat ons idee van “extreem” relatief is.

“Rushing Fireball” Microbe

Op sommige plaatjes lijkt Pyrococcus furiosus op een abstracte tekening van een Fantasia-goudvis, op andere op butterscotch-snoepjes die iets te lang in de schaal zijn blijven liggen. In het echt verkiest deze taaie kleine anaerobe, wiens naam “haastige vuurbal” betekent, watertemperaturen aan het kookpunt: 212° Fahrenheit (1000° Celsius), wat hem een hyperthermofiel maakt. Thermofielen houden van heet water; hyperthermofielen zouden de hel als vakantiebestemming kiezen.

Karl Stetter ontdekte P. furiosus in de jaren tachtig in de geothermisch verwarmde mariene sedimenten op de Vulkaaneilanden in Italië. (Zie meer foto’s van mariene microben.)

Russell McLendon van Mother Earth News meldde dit voorjaar dat wetenschappers van de Universiteit van Georgia hebben gerommeld met de genen van de vuurbal, en een versie van de microbe hebben gecreëerd die een koeler klimaat verkiest en die meer trek heeft in kooldioxide dan in zijn gebruikelijke koolhydraten. De hoop is een variant van de vuurbal te maken die kooldioxide inademt en er brandstof van maakt.

Als dat klaar is, willen we graag een kat die woede inademt en er donuts van maakt. Wetenschap? Iemand?

Radiation-Resistant Bacteria

Mooi, veerkrachtig, mysterieus… alle kwaliteiten van een film noir heldin opgesloten zitten in deze bacterie Dienococcus radiodurans, die er – althans op deze afbeelding – uitziet als een wisselende stemmingsring.

Het Genome News Network zegt dat hij werd ontdekt “bijna vijftig jaar geleden in een blikje gemalen vlees dat bedierf ondanks dat het door straling was gesteriliseerd,” en dat resistentie tegen straling het prijswinnende talent is van deze polyextremofiel. Wanneer zijn genoom door straling wordt afgebroken, naait D. radiodurans het weer perfect aan elkaar, en vrij snel, en gaat gewoon door.

De Lazurus-microbe, zoals hij ook wel wordt genoemd, heeft de Guinness World Records-titel voor “Meest stralingsbestendige levensvorm” – hij kan ongeveer 3000 keer zoveel straling weerstaan als wij. En het is een eencellig organisme.

Daarom is het van groot belang voor wetenschappers: Uitzoeken hoe de microben straling kunnen weerstaan, kan inzicht geven in de bescherming van mensen tegen verschillende soorten blootstelling aan straling, van chemotherapie tot zonneschade.

Dus… wat heb jij vandaag gedaan?