three-domains

Mijn idee van wetenschap: je schaft een enorm zeiljacht aan, zeilt rond de wereld en schept af en toe wat zeewater aan boord dat je later na thuiskomst gaat analyseren. Tussen de bedrijven door mijmer je wat over een eventuele Nobelprijs terwijl je naar de horizon staart. Dat moet ongeveer de droom zijn geweest van Craig Venter, mede-ontrafelaar van het menselijk genoom en toekomstig schepper van nieuw leven, die een paar jaar geleden met zijn zeiljacht Sorcerer II op zoek is gegaan naar nieuwe bacteriën en bacterie-achtigen die zich ver beneden de zeespiegel bevinden.

Tot enkele jaren geleden was het nodig om nieuwe bacteriesoorten eerst op te kweken om ze vervolgens in kaart te kunnen brengen. Maar veel organismen hebben als ze uit hun normale leefomgeving (zeewater of grond) worden gehaald helemaal geen zin meer om te groeien waardoor heel wat soorten voor ons verborgen blijven. Dankzij fantastische technologische ontwikkelingen in het biologische onderzoek zijn deze dwarse organismen tegenwoordig toch te determineren. Met een nieuwe techniek, metagenomics, wordt DNA uit alle organismen die in het zeewater voorkomen gelijktijdig geïsoleerd en wordt de DNA code ontrafeld, zonder dat deze organismen eerst hoeven worden opgekweekt. Door het DNA van genen die in bijna alle organismen voorkomen met elkaar te vergelijken kan een stamboom worden gemaakt die de geschiedenis en evolutie van verwante biologische soorten weergeeft.

Zo’n dertig jaar geleden gebruikte de van huis uit fysicus, Carl Woese ,rRNA genen om aan te tonen dat de archaebacteriën niet in het domein van de bacteriën thuis hoorden maar net als eukaryoten (waaronder de mens valt) recht hadden op hun eigen domein, dat van de Archaea (het derde domein). Archaea werden voor het eerst gevonden in extreme omgevingen zoals vulkanische geisers, en in 1992 ontving Woese voor het ontdekken van deze fundamenteel nieuwe levensvorm de prestigieuze Leeuwenhoekmedaille, een soort van oeuvre-award voor de microbiologie.

Dit kunstje lijkt nu ook geflikt door de onderzoekers Dongying Wu en Jonathan Eisen. Zij hebben recent het DNA dat door Craig Venter met de Sorcerer II werd opgevist uit de Sargasso zee nog eens onder de loep genomen. Zij vroegen zich af of ze naast de Bacteria, Eukarya en de Archaea, aanwijzingen konden vinden voor een nieuwe tak van leven; het vierde domein. Daartoe hebben ze met behulp van metagenomics, een verwantschapsboom gemaakt met behulp van twee genen die in vrijwel alle bekende organismen voorkomen (voor de liefhebber: recA en rpoB). Van deze genen werden varianten gevonden die sterk verwant bleken aan genen van bekende soorten. Maar, veel interessanter, er werden ook varianten gevonden die zo verschillend waren dat ze in een aparte tak van de verwantschapsboom terecht kwamen!

Voor deze laatste ontdekking hebben de onderzoekers twee mogelijke verklaringen. De meest voor de hand liggende verklaring is dat de genen afkomstig zijn van nieuwe virussen. De andere verklaring is echter veel spannender: de genen zouden een fundamenteel nieuw domein van leven kunnen representeren. Het ultieme bewijs voor het laatste zou moeten komen van onderzoekers die daadwerkelijk het organisme waar het DNA uit geïsoleerd is weten op te sporen. Het moet ergens rond zwemmen in de Sargasso zee. Misschien ook een mooie klus voor Craig Venter die met zijn onderzoeksinstituut nieuw leven probeert te creëren terwijl we blijkbaar nog zoveel bestaand leven te ontdekken hebben.