Onzichtbare stipjes op onze wereldbol: protisten in kaart gebracht

De bodem zit vol protisten: eencellige organismen die geen dieren, planten, bacteriën of schimmels zijn. Voor het eerst hebben wetenschappers, onder wie Stefan Geisen van het NIOO, in kaart gebracht wat voor protisten je waar kunt vinden. Het onderzoek belicht ook het belang van deze verborgen groep bodembewoners.

Als je kijkt naar het enorme aantal protisten en de verscheidenheid aan soorten in een handjevol grond, dan gaat het je al gauw duizelen. Dat is niet zo gek: de term protisten is een verzamelnaam voor alle eencellige organismen met een celkern waarin hun DNA zit - in tegenstelling tot bacteriën - en die niet tot het dieren-, planten- of schimmelrijk behoren.

Daar als wetenschapper chocola van maken lijkt onbegonnen werk, en tot voor kort was het dat ook. Maar nieuwe onderzoekstechnieken hebben het mogelijk gemaakt om protisten in te delen aan de hand van hun genetische code. Nu zelfs op wereldwijde schaal.

Roofdieren in de bodem

Een team wetenschappers van de Universiteit van Colorado, het NIOO, het Smithsonian Tropical Institute, en twee Spaanse universiteiten - de Universidad Rey Juan Carlos en de Universidad de Alicante - onderzocht met deze methode bodemmonsters van 180 locaties uit zes werelddelen.

Eerdere studies beperkten zich tot maar een paar locaties of specifieke omgevingsfactoren, en zelfs van die studies kwamen er de laatste 15 jaar minder bij dan eerst. Terwijl het belang van protisten voor de bodem groot is, benadrukt NIOO-onderzoeker en protisten-expert Stefan Geisen. "Zonder protisten kregen planten nauwelijks voedingsstoffen."

Daarnaast behoren protisten tot de belangrijkste vijanden van bacteriën en schimmels. Deze mini-roofdiertjes zijn ook het type protist dat de onderzoekers het vaakst in bodemmonsters aantroffen. "De dominante soorten bleken nog geen honderste millimeter lang te zijn en vooral bacteriën te eten", zegt Geisen. "Verder weten we weinig over ze."

Tropische verrassing

Maar protisten halen hun energie niet alleen uit het consumeren van bacteriën en schimmels. Andere hoofdtypes zijn fototrofen (beter bekend als algen), die hun energie direct uit het licht van de zon kunnen halen, en parasieten, die in andere organismen leven.

Terwijl de 'consumenten' overal in de grootste aantallen voorkwamen, vonden de onderzoekers fototrofen vooral in bodemmonsters uit woestijnachtige gebieden. Ze vormden daar tot wel 40% van de protistengemeenschap. Daaruit kun je concluderen dat hun bijdrage aan de fotosynthese in deze bodems van bijzonder belang is.

De parasieten waren in de tropen het talrijkst: verrassend ook zo'n 40%. Dit type protist is bekend van tropische ziektes zoals malaria. Maar volgens de onderzoekers leveren ze vooral ook een belangrijke bijdrage aan tropische ecosystemen. "We gaan ervan uit dat parasitaire protisten de biodiversiteit bevorderen door te zorgen dat niet één soort dominant wordt."

Vocht of zuurgraad?

De onderzoekers keken ook waarmee je kunt voorspellen wat voor protisten je in een bodemmonster aantreft. Spoiler: de jaarlijkse hoeveelheid neerslag op die plek. De meeste protisten hebben namelijk water nodig om zich te bewegen. Dat doen ze met zweepstaartjes (flagella), haartjes (cilia) of uitsteeksels van de cel die als voeten dienen (pseudopodia).

Bij bacteriën en schimmels daarentegen, bepaalt vooral de zuurgraad van de bodem de samenstelling van de gemeenschap: een opvallend verschil. Toch kwamen de onderzoekers ook vaste combinaties tegen van protisten en bacteriën, die zelfs samen voorkwamen wanneer de omgevingsfactoren daarvoor niet optimaal waren.

Het bestaan van zulke sterke, wereldwijde koppelingen suggereert dat voedselinteracties waarin protisten een rol spelen wel eens belangrijker kunnen zijn voor het voedselweb in de bodem dan tot nu toe werd gedacht. Al is hun bijdrage aan de uitwisseling van energie en voedingsstoffen binnen ecosystemen nog nooit goed beschreven.

Geisen: "Deze studie geeft ons een nieuwe kijk op biodiversiteit in de bodem. In de toekomst kunnen we misschien zelf bodemgemeenschappen gaan samenstellen, waarmee we opbrengst van gewassen kunnen verhogen of meer koolstof in de bodem kunnen vastleggen. Maar daarvoor moeten we eerst meer te weten komen over deze onderbelichte groep."

• "The global-scale distributions of soil protists and their contributions to belowground systems", Science Advances 24-01-2020.
• "The Skin of the Earth Is Home to Pac-Man-Like Protists", Smithsonian 24-01-2020.