Koraal aan de cocktail (probiotica

Reportage Milieu Koraal aan de cocktail

Kunnen probiotica koraalriffen helpen?

Koraalriffen zijn de regenwouden van de zee, met onvoorstelbaar veel diersoorten per vierkante meter. Koraal houdt van warm zeewater. 27°C is ideaal, maar té warm is dodelijk. Stijgt de watertemperatuur boven 29°C, dan stoten de koraalpoliepen de algen uit waarmee ze in symbiose leven. De koralen verliezen hun kleur. Dit proces wordt 'coral bleaching' (koraalverbleking) genoemd. Dat proces is omkeerbaar, al krijgt het koraal er een flinke klap van. Duurt deze zogenoemde 'bleaching' langer dan enkele weken, dan sterft het koraal onherroepelijk af.

Op basis van het huidige klimaatbeleid stevenen we volgens het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC) af op een opwarming van de aarde met 0,4 tot 1,1°C tegen 2025 en, in het meest pessimistische scenario, tot 5,8°C in 2100. Geen wonder dat biologen die koralen bestuderen een beetje zenuwachtig worden en aan ongewone en gewaagde oplossingen beginnen te denken. Sommigen proberen koraal te kweken dat beter tegen de warmte kan, al dan niet met behulp van genetische modificatie. Andere onderzoekers bestuderen of probiotica koraalriffen gezond kunnen houden.

experimenten

Op de site van Aqua Rio, het grootste aquarium van Zuid-Amerika, zijn mariene biologen van de universiteit van Rio de Janeiro druk aan het werk om de overlevingskansen van koraalriffen op te krikken. In het lab staan twintig aquariums met koralen in de prachtigste kleuren. Enkele aquaria worden behandeld met een vloeistof bestaande uit een cocktail van probiotica, nuttige bacteriën die het koraal weerbaarder moeten maken. Andere worden dan weer behandeld met raderdieren gevuld met probiotica. Met hun mondopeningen eten koralen die microscopisch kleine zeedieren op. Een derde reeks aquariums krijgt beide behandelingen, een vierde blijft ongemoeid. Na verloop van tijd moet blijken of de koralen er gezonder op worden en of de probiotica ze wapenen tegen de opwarming van het zeewater en de ziekte-uitbraken die de riffen steeds vaker treffen.

Het experiment bouwt voort op werk van Raquel Peixoto. Haar reddingsplan voor koralen – een cocktail van bacteriën, toe te dienen in de oceaan – is gedurfd, maar om-

Raquel Peixoto

• Doctoraat Microbiolgy, Federale Universiteit van Rio de Janeiro, Brazilië, 2005. • MS Biotechnologie, Federale Universiteit van

Rio de Janeiro, Brazilië, 2001. • BS Biologische Wetenschappen, Federale

Universiteit van Rio de Janeiro, Brazilië, 1998.

Prof. Peixoto's onderzoek heeft de protocollen geschetst en het concept bewezen dat de manipulatie van koraalgeassocieerde micro-organismen, met behulp van Beneficial Micro-organismen

Foto: Luc Rooman.

voor koralen (BMC's), mogelijk is en de veerkracht en weerstand van de gastheer tegen milieubedreigingen kan vergroten.

Dit baanbrekende werk heeft bijgedragen aan het effenen van de weg voor nieuwe benaderingen om mechanismen van mariene microbiologie en symbiotische interacties te onthullen en te onderzoeken.

Als oprichter en voorzitter van het Beneficial Microbes for Marine Organisms-netwerk (BMMO), is het haar doel om een krachtig internationaal platform te blijven promoten waar basiskennis kan worden versterkt en omgezet in producten die kunnen worden gebruikt voor mariene ecosystemen en duurzame ontwikkeling, als onderdeel van haar projecten over bescherming, herstel en rehabilitatie van koraalriffen. streden. Daarom proberen de onderzoekers de methode zo zorgvuldig mogelijk te testen in het lab.

In hun experiment voerden de onderzoekers de watertemperatuur in de twintig aquariums stelselmatig op. Een deel van de koralen kreeg geregeld probiotica toegediend. Het resultaat was spectaculair. Na een aantal weken was ruim een derde van de onbehandelde koralen gestorven, maar bijna alle behandelde koralen leefden nog. Ze bleken minder sterk uitdrukking te geven aan genen die coderen voor ontsteking en voor celdood. Peixoto vermoedt dat de probiotica de koralen een soort buffer geven die hen beter bestand maakt tegen milieuverstoringen. Dat is ook interessant voor andere herstelmaatregelen. Als we laboratoriumkoralen de juiste cocktail kunnen toedienen voor we ze in zee transplanteren, zou dat de overlevingskansen van de koralen sterk kunnen verhogen.

Ook in Bonaire loopt een experiment van de 'Reef Renewal Foundation' om het uitsterven van koralen te voorkomen. In zogenaamde 'nurseries' wordt koraal onder beschermde omstandigheden hersteld en opgekweekt om vervolgens uitgeplant te worden op plekken waar het koraal verdwenen is. Deze koralen overleven onder normale omstandigheden goed, maar milieuverstoringen vormen ook voor deze herstelde koraalriffen een groot gevaar. Modificatie van het koraalmicrobioom is ook hier een veelbelovende strategie om het koraal weerbaarder te maken tegen milieuverstoringen. Dit microbioom bevat bacterien die gunstige effecten op de gezondheid en weerbaarheid van koralen hebben. Het extra toedienen van deze gunstige bacteriën in de vorm van een probioticum zou koraal beter bestand moeten maken tegen milieuverstoringen.

verbleking (bleaching)

Steenkoralen maken deel uit van de koraalriffen van tropische oceanen. Zij vormen een symbiose met zoöxanthellae. Dit zijn eencellige algen die werken volgens het proces van fotosynthese. Door dit proces worden bepaalde voedingsstoffen geproduceerd die de koraalkolonies in leven houden. Bij bepaalde vormen van stress op het ecosysteem worden de zoöxanthellae afgestoten, wat leidt tot een kleurverlies of verbleking van de steenkoralen. Sinds 1980 is 94 procent van alle koraalriffen minstens één keer getroffen door ernstige verbleking. Volgens schattingen van UNEP, het milieuprogramma van de Verenigde Naties, zullen de meeste riffen tegen 2034 jaar na jaar verbleken. Als we niets doen, zal alle koraal tegen 2100 dood zijn, ook als we onze koolstofemissies eindelijk onder controle zouden krijgen.

Wetenschappers zoals Peixoto geloven dat probiotica de trend kan doen keren. Die zou-

Koraalverbleking. Het middelste deel is nog levend koraal. In de witte zijkanten hebben de symbiotische algen het koraal verlaten.

Foto: Ivo Madder. Hippocampus nov./dec. 2021 41

Probiotica, wat is dat eigenlijk?

Probiotica zijn levende micro-organismen, meestal bacteriën, die wanneer in voldoende hoeveelheden toegediend, een gunstig effect hebben op de gastheer. Zij kunnen een ideaal milieu creeren, waardoor de schadelijke 'broertjes' het lastiger krijgen.

den beschadigde koralen de kans geven zich te herstellen en gekweekt koraal robuuster maken, voordat het getransplanteerd wordt op noodlijdende riffen. Maar het is een radicaal idee dat grote vragen oproept waarop we het antwoord vooralsnog niet kennen. Zullen de bacteriën niet wegspoelen met de stroming? Is zo'n behandeling van honderden kilometers lange riffen niet te arbeidsintensief om betaalbaar te zijn? Zal het mariene ecosysteem niet fundamenteel veranderen? Sommige deskundigen vrezen ook dat we ongewild nieuwe ziektes kunnen loslaten op de koralen, zoals onlangs in een lab gebeurde. En niemand weet wat de gevolgen zullen zijn hoger in de voedselketen, bij de vissen en krabben die zich tegoed doen aan de koraalpoliepen.

Onderzoekers proberen al sinds de jaren 1970 beschadigde riffen te repareren. Rond de eeuwwisseling werden voor het eerst koralen opgekweekt en getransplanteerd op riffen die averij opliepen door visserij, duikactiviteiten of storm. Een paar jaar later stond koraalverbleking al hoog op de wetenschappelijke agenda. Onderzoekers aan het Mote Marine Laboratory in Florida ontdekten dat wanneer je stukjes koraal afbreekt, die fragmentjes razendsnel uitgroeien tot volwaardige babykoralen. (Koralen planten zich voort door zaad- en eicellen uit te stoten in het water, of door een deel van de kolonie af te stoten en zo zichzelf te klonen).

Tekening: Raquel Peixoto.

ongewenste gevolgen

Microbiologie is altijd contextgebonden. Als je de concentratie van een 'gunstig' type koraalbacteriën wijzigt, kan dat ook andere belangrijke bacteriën beïnvloeden. De wisselwerking in het microbioom is bijzonder complex en moeilijk voorspelbaar. Dat baart sceptici van de baanbrekende probioticabehandeling zorgen. Ze zijn bang voor onomkeerbare schade aan het microbioom van koralen of van complete mariene ecosystemen. Een van hen is moleculair ecoloog Ty Roach, die aan het Hawaii Institute of Marine Biology ook met probiotica experimenteert. "Hoe meer ik ermee bezig ben, hoe meer ik me zorgen maak", zegt hij. Sommige van de koralen in zijn lab werden ziek nadat zijn team ze injecteerde met een dosis van hun eigen bacteriën. Er vormde zich een dikke slijmlaag op hun oppervlak, alsof ze een allergische reactie hadden, waar-

Een hardkoraal dat begint te verbleken. In het middengedeelte zijn er zelfs al algen die onder invloed van de warmte het afgestorven koraal beginnen overwoekeren.

na het poliepweefsel begon af te sterven. Het was verontrustend, maar verrast was Roach niet."In het microbioom van koraal zitten stafylococcen en die bacterie komt ook bij de mens voor en kan een ziekteverwekker zijn. Er is ook nog bijzonder weinig collegiale toetsing gebeurd op onderzoek naar de precieze biologische mechanismen waarmee probiotica koralen zouden beschermen", weet Roach verder te vertellen."We weten bijvoorbeeld niet waarom behandelde koralen beter om kunnen met warmere temperaturen". Hij vraagt zich ook af of vissen, algen, schaaldieren en

PDMSP, wat is dat nu weer?

We leren allemaal op school dat bomen en andere planten de zo noodzakelijke zuurstof produceren. We leren echter niet dat de helft van alle zuurstofproductie niet aan land, maar door de gigantische aantallen microscopisch kleine plantjes in de zee wordt aangemaakt.

Ditzelfde 'fytoplankton' absorbeert ook nog eens de helft van alle door de mens uitgestoten CO2 op aarde, en doet een belangrijk deel van deze gasvormige hoofdrolspeler in het klimaatverhaal 'verdwijnen' naar de diepzee. Bij stress of sterfte komt uit deze algjes dimethylsulfonioproprionaat (DMSP) vrij, dat door bacteriën wordt omgezet in dimethylsulfide (DMS): de typische 'zeeluchtgeur'! Dit 'angstzweet van de zee' blijkt bovendien de wolkenvorming en dus een zekere afkoeling te stimuleren.

Hierdoor en door het gigantische absorptievermogen van het plantaardige plankton voor CO2, vervult dit microscopische oceaanleven een cruciale rol in het ganse klimaatgebeuren.

Foto: Ivo Madder.

De algen hebben de poliepen van het tafelkoraal verlaten.

Niet enkel hoge watertemperaturen zijn verantwoordelijk voor 'coral bleaching'. De vuurworm draagt bij het vreten een bacterie over die koraalverbleking veroorzaakt.

andere mariene organismen buiten schot zullen blijven. Koraalriffen zijn bijzonder rijke ecosystemen, waar heel veel soorten met elkaar in contact komen. Hoe weet je zeker dat je met een probiotische ingreep geen rampzalige kettingreactie in gang zet? Hoe het ook zij, de situatie is intussen zo

Gunstige bacteriën zorgen voor een gezond en veerkrachtig koraalrif.

Tekening: Raquel Peixoto.

penibel dat natuurbeschermingsfondsen niet langer willen wachten. Peixoto's onderzoek wordt deels gefinancierd door het WWF in Brazilië. Na massale koraalverbleking in 2019 wilde het natuurfonds niet langer werkloos blijven toekijken. Ook de Great Barrier Reef Foundation gelooft in de mogelijkheden van probiotica. De organisatie zet honderdduizenden euro's opzij voor onderzoek, en bekijkt samen met Peixoto en Australische wetenschappers hoe probiotica kunnen worden ingezet – op voorwaarde dat kleinschalige tests goed verlopen. "Het is een inhaaloperatie die we moeten doen", klinkt het bij de stichting. "Je moet de sprong wagen en een paar ideeën uitproberen". Peixoto weet wat er op het spel staat, maar de gebleekte koraalspooksteden die ze door haar duikbril ziet sterken haar in haar vastberadenheid om radicaal te handelen. Ze weet dat sommigen vinden dat ze overhaast te werk gaat, maar ze is een optimist met een rotsvast geloof in bioremediering. "Het is tijd om het grof geschut in te zetten", vindt ze. "Als we al de technologieen rond krijgen, kunnen we die prachtige, florerende koraalriffen behouden", zegt ze. "Zonder onze gerichte hulp," voorspelt ze, "staan de wereldzeeën voor een heel erg lange, heel erg duistere nacht".

MARIJKE VAN CAUWENBERGHE

Bronnen

• Eos magazine • Wikipedia • goednieuws.nl • VLIZ