Superkleine roofdieren in de bodem: wie zijn ze en wat doen ze?

Open PDF in new window.

Stefan Geisen 1,2*

1 Laboratory of Nematology, Wageningen University, Wageningen, Netherlands2 Department of Terrestrial Ecology, Netherlands Institute of Ecology NIOO-KNAW, Wageningen, Netherlands

Er leven miljoenen soorten in de bodem. Het grootste deel van deze biodiversiteit bestaat uit bacteriën en schimmels, minuscule organismen die samen het zogenaamde bodemmicrobioom vormen. De omvang en samenstelling van het bodemmicrobioom worden voornamelijk bepaald door twee groepen microbioomroofdieren: protisten en nematoden. Protisten zijn ontzettend kleine eencellige organismen, terwijl nematoden kleine wormen zijn en de meest talrijke dieren op aarde. Protisten en nematoden wegen samen meer dan alle andere dieren op aarde! Protisten en nematoden houden het microbioom in de bodem in evenwicht, en dat helpt planten groeien en zorgt ervoor dat de bodem goed blijft werken. Zonder protisten en nematoden als bodemroofdieren zouden de functies en eigenschappen van de bodem zo sterk veranderen dat dit zelfs het klimaat op aarde zou kunnen beïnvloeden. Laten we dus het belang van deze kleine bodemorganismen niet vergeten!

BODEMBIODIVERSITEIT

Misschien weet je al dat bodems meer zijn dan alleen maar donkergekleurde aarde die bestaat uit zand, klei en leem; bodems hebben een hoge biodiversiteit, wat betekent dat er miljoenen organismen van alle soorten en maten leven. Bodems hebben niet alleen meer biodiversiteit dan enig ander ecosysteem op aarde, maar ook is het gewicht van alle bodemorganismen (inclusief planten, waarvan de wortels ongeveer de helft van de bodemorganismen uitmaken) veel groter dan het gewicht van alle andere organismen samen [1]. Bodemorganismen variëren in grootte van microscopisch kleine virussen tot enorme schimmels die zich over honderden meters kunnen verspreiden – en alles daartussenin! Het microscopische leven in de bodem wordt het bodemmicrobioom genoemd en bestaat voornamelijk uit bacteriën en schimmels. Zonder dit biodiverse microbioom zou de bodem niet in staat zijn om voedingsstoffen te recyclen en plantengroei te helpen. Dit hoofdstuk gaat over twee groepen bodemorganismen die maar weinig wetenschappers bestuderen: protisten en nematoden. Als je dit hoofdstuk hebt gelezen, hoop ik dat je begrijpt waarom er meer onderzoek naar deze kleine organismen moet worden gedaan!

PROTISTEN EN NEMATODEN: KLEINE ROOFDIEREN

Microbioomroofdieren zijn organismen die zich voeden met micro-organismen, zoals bacteriën en schimmels [2]. Protisten en nematoden behoren tot de belangrijkste microbioomroofdieren. Nematoden zijn superklein – minstens 100 keer kleiner dan de breedte van een menselijke haar – en dus niet zichtbaar met het blote oog. De nematode die wetenschappers het beste kennen, is een rondworm die wetenschappers Caenorhabditis elegans noemen en die vaak in onderzoek wordt gebruikt. Veel wetenschappers, artsen, boeren en tuinders kennen nematoden als ongedierte, omdat sommige soorten mensen kunnen infecteren, terwijl andere plantenziekten veroorzaken. In de bodem jagen nematoden op bacteriën, schimmels of andere nematoden en kunnen ze parasieten zijn van dieren en planten. Hoewel de meeste nematoden er in principe hetzelfde uitzien, bestaan er honderdduizenden verschillende soorten (figuur 1A). Acht van de tien dieren op aarde zijn nematoden. Met andere woorden, er zijn 60 miljard nematoden voor elke mens [3]!

Stel je nu eens voor dat er 1000 keer meer protisten dan nematoden in de bodem voorkomen! Protisten zijn micro-organismen die niet als dieren of planten kunnen worden geclassificeerd. Protisten zijn eukaryoten, wat betekent dat ze een kern bevatten, net als de cellen van dieren, schimmels en planten. Hoewel de term ‘protist’ misschien nieuw voor je is, heb je waarschijnlijk wel eens gehoord van enkele bekende voorbeelden van protisten: alle eukaryote algen die in meren en oceanen fotosynthese uitvoeren, zijn protisten. Sommige ziekten worden veroorzaakt door protisten, zoals de malaria veroorzakende Plasmodium falciparum. Amoeben en Paramecium zijn protisten, en er zijn er nog veel meer! Waarschijnlijk bestaat het grootste deel van de eukaryotische diversiteit op aarde uit protisten, met miljoenen bestaande soorten. Maar we kennen minder dan 1 op de 100 van deze soorten. In de bodem hebben protisten een groot aantal functies. De meeste protisten eten bacteriën, maar veel eten ook schimmels of zelfs grotere dieren. Sommige protisten kunnen parasieten zijn van planten en dieren, en sommige leven in symbiose met schimmels, zoals korstmossen [4]. Protisten hebben zeer diverse vormen en kunnen heel mooi zijn (figuur 1B)1.

Net als leeuwen of andere grote roofdieren jagen microbioompredatoren op alles wat ze kunnen vangen (figuren 1C,D). Op die manier houden deze kleine roofdieren de microbiële groei onder controle, veranderen ze de soorten organismen die in het bodemecosysteem voorkomen en helpen ze de bodem zijn belangrijke functies te vervullen. Microbioomroofdieren voeden zich doorgaans met de minder actieve microben, waardoor het hele microbioom actiever blijft – een voedingsstrategie die vergelijkbaar is met die van leeuwen, die de conditie van hun prooien verbeteren door zich te voeden met oudere, tragere en zwakkere individuen. Roofdieren in het microbioom zorgen er ook voor dat er voedingsstoffen vrijkomen in de bodem, die door andere microben en planten kunnen worden opgenomen, waardoor ze beter kunnen groeien.

HOE KUNNEN WE MICROBIOOMROOFDIEREN BESTUDEREN?

Omdat nematoden en protisten erg klein zijn en niet zichtbaar in de bodem, hebben wetenschappers het grote probleem dat ze deze organismen niet rechtstreeks in hun natuurlijke leefomgeving kunnen bestuderen. Een manier om deze organismen te bestuderen is door ze uit de bodem te isoleren. Dit is redelijk eenvoudig voor nematoden en je kunt het zelf thuis proberen met koffiefilters of tissuepapier, water en een kom (afbeelding 2)2.

Het bestuderen van protisten is iets ingewikkelder. Omdat de meeste bodemprotisten zich sterk aan bodemdeeltjes hechten, was het in het verleden het beste om kleine hoeveelheden bodem in de buurt van bacteriën te plaatsen om de bacterie-etende protisten te vangen. Op deze manier kunnen echter maar weinig soorten protisten worden opgekweekt, waardoor veel protistensoorten nog onbekend zijn. Tegenwoordig gebruiken de meeste onderzoekers moleculaire hulpmiddelen om bodemorganismen te identificeren. Net als misdaadonderzoekers kunnen we DNA uit de bodem gebruiken om deze kleine organismen te identificeren. Aangezien elk organisme een unieke DNA-volgorde (DNA-sequentie) heeft, kunnen we met behulp van DNA-sequencingtechnologie individuele soorten onderscheiden op basis van hun unieke DNA. Zo kunnen we achterhalen welke bodemorganismen aanwezig zijn, ook al kunnen we ze niet met het blote oog zien of in het laboratorium kweken (afbeelding 3).

Deze sequentietechnologie laat ons zien welke soorten in een bodemmonster aanwezig zijn, maar niet wat deze soorten doen. Er zijn manieren om de functies van protisten en nematoden in bodems te begrijpen, bijvoorbeeld door roofdieren te combineren met verschillende prooidieren om te bekijken hoe ze op elkaar reageren. Andere wetenschappelijke methoden kunnen laten zien waar organismen zich in bodems mee voeden, door bepaalde bodemverbindingen op te sporen met speciale methoden zoals beschreven in [5].

WAAROM MOETEN WE AANDACHT BESTEDEN AAN MICROBIOOMROOFDIEREN?

Zonder roofdieren in het microbioom zouden onze bodems een groot probleem hebben… en een probleem met de bodem zou problemen voor ons veroorzaken! Bijna alle voedingsstoffen die in de bodem terechtkomen, worden opgenomen door bacteriën en schimmels. Als bacteriën in de bodem niet onder controle zouden worden gehouden, zouden de meest talrijke bacteriën alle voedingsstoffen opnemen en deze voor lange tijd vasthouden. Microben kunnen maandenlang in de bodem in leven blijven zonder roofdieren en kunnen zelfs in een fase van langdurige overleving gaan, waarin ze tientallen jaren kunnen overleven. Als gevolg daarvan zou de voedselketen tot stilstand komen en zouden grotere organismen niet kunnen overleven. Planten zouden ook veel minder voedingsstoffen uit de bodem opnemen en zouden langzaam groeien, als ze al zouden groeien. Microbioomroofdieren zorgen ervoor dat deze situatie zich niet voordoet. Door op microben te jagen en een deel van de voedingsstoffen die deze microben opnemen vrij te geven, zorgen microbioomroofdieren ervoor dat planten toegang hebben tot voedingsstoffen. De microbioomroofdieren zelf kunnen ook als prooi dienen voor grotere organismen. Microbioomroofdieren redden dus uiteindelijk onze voedselvoorziening door de bodem te helpen zijn essentiële functies te vervullen.

CONCLUSIES

Protisten en nematoden behoren tot de meest biodiverse en talrijke organismen op aarde. Zowel protisten als nematoden zijn belangrijke microbioomroofdieren en zorgen ervoor dat bodems functioneren zoals het hoort. Simpel gezegd: zonder microbiële roofdieren zou leven in en op bodems niet mogelijk zijn! Microbioomroofdieren zijn namelijk van cruciaal belang voor de groei van planten en spelen ook een cruciale rol in andere microbiële processen die plaatsvinden in gezonde bodems. Door onze kennis over microbioomprotisten en nematoden te vergroten, zullen we ook meer inzicht krijgen in hoe bodems werken. Als we leren hoe we de soorten en aantallen microbiële roofdieren in de bodem kunnen aanpassen, kunnen we helpen om het microbiële ecosysteem van de bodem gezond te houden en de bodemfuncties te beschermen. De belangrijke rol van microbiële roofdieren in de bodem laat duidelijk zien dat we geen enkele levensvorm op aarde mogen vergeten, want zelfs de kleinste organismen kunnen een enorm belang hebben voor het voortbestaan van veel andere organismen, waaronder de mens!

WOORDENLIJST

Microbioom-roofdieren

Organismen die zich voeden met bacteriën en schimmels.

Bodemmicrobioom

Alle micro-organismen die in de bodem leven.

Biodiversiteit

De verscheidenheid aan soorten in een ecosysteem.

Protisten

Alle eukaryoten behalve schimmels, dieren en planten, waarvan de meeste eencellig zijn

Eukaryoten

Organismen met een celkern, waarin het DNA zich bevindt. Eukaryoten omvatten schimmels, protisten, planten en dieren.

Nematoden

Kleine wormen die in alle omgevingen en in gastheren leven. De meest voorkomende dieren op aarde.

Micro-organismen

Kleine organismen, waaronder bacteriën, schimmels en protisten.

DNA-sequencing

Een methode om de DNA-sequentie van organismen te bepalen. Deze methode kan worden gebruikt om organismen te identificeren.

VOETNOTEN

BRONNEN

BEWERKT DOOR: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany

CITATIE: Geisen S (2021) Super-Small Predators in Soils: Who Are They and What Do They Do? Front. Young Minds 9:597620. doi: 10.3389/frym.2021.597620

**VERKLARING BELANGENVERSTRENGLING: **De auteurs verklaren dat het onderzoek is uitgevoerd zonder enige commerciële of financiële belang wat kan worden opgevat als een potentiele belangenverstrengeling.

**AUTEURSRECHT **© 2021 Geisen. Dit is een openbaar toegankelijk artikel dat wordt verspreid onder de voorwaarden van de Creative Commons Attribution License (CC BY). Het gebruik, de verspreiding of reproductie in andere fora is toegestaan, mits de oorspronkelijke auteur(s) en de auteursrechthebbende(n) worden vermeld en de oorspronkelijke publicatie in dit tijdschrift wordt geciteerd, in overeenstemming met de gangbare academische praktijk. Gebruik, verspreiding of reproductie die niet aan deze voorwaarden voldoet, is niet toegestaan.

JONGE RECENSENT

AYA, 10 JAAR

Aya wil mariene biologie studeren. Ze wil zich specialiseren in haaien en roggen. Haar favoriete vakken op school zijn lezen, schrijven, wiskunde en muziek. In haar vrije tijd leest ze graag boeken, lost ze uitdagende puzzels op, traint ze voor atletiek en veldlopen en speelt ze viool.

JONGE RECENSENT (VERTALING)

SIMON TIEBOSCH, ELDE COLLEGE SCHIJNDEL, 13 JAAR

De leerling die dit artikel heeft bekeken, is geselecteerd uit een groep kinderen van biologen.

AUTEUR

STEFAN GEISEN

Stefan is assistent-professor aan het Laboratorium voor Nematologie van de Universiteit van Wageningen, Nederland. Hij probeert inzicht te krijgen in alle levende organismen in de bodem. Dat wil zeggen, hij wil onderzoeken wat er in de bodem leeft en wat deze organismen doen voor het ecosysteem en voor ons door de groei van planten te sturen. Een belangrijk aandachtspunt in zijn werk zijn protisten en nematoden, kleine organismen die de belangrijkste roofdieren van microben in de bodem zijn. Hij is vader van drie jongens en in zijn vrije tijd ontmoet hij graag vrienden en doet hij aan sport.*stefan.geisen@wur.nl

VERTALER

LIESBETH VAN DEN BRINK

Liesbeth is ecoloog en doet onderzoek naar interacties tussen bodem, planten, dieren en klimaatverandering. Ze werkt als PostDoc bij het Botanische Instituut, University of Natural Resources and Life Sciences, Wenen.

FINANCIERING (VERTALING)

Het team Translating Soil Biodiversity bedankt het Duitse Centrum voor Integratief Biodiversiteitsonderzoek (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG FZT 118, 202548816), voor hun steun

CITATION (TRANSLATION)

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.

Recommended citation format: Geisen S (2025) Super-small predators in soil: Who are they and what do they do? (Dutch translation: Liesbeth van den Brink). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2021, doi: 10.3389/frym.2021.597620

Figures

Figuur 1: Een impressie van hoe nematoden (A) en protisten (B) er onder de microscoop uitzien. Net als leeuwen (C), die bekende roofdieren zijn in savanne-ecosystemen, spelen microbiële roofdieren (D) een essentiële rol in ondergrondse ecosystemen. Deze Figuur 1: Een impressie van hoe nematoden (A) en protisten (B) er onder de microscoop uitzien. Net als leeuwen (C), die bekende roofdieren zijn in savanne-ecosystemen, spelen microbiële roofdieren (D) een essentiële rol in ondergrondse ecosystemen. Deze roofdieren, protisten en nematoden, voeden zich met bacteriën en schimmels, waardoor ze de samenstelling en activiteit van deze bodemorganismen veranderen, wat helpt om de bodem gezond te houden [bronvermelding afbeeldingen: A: nematoden (Anaplectus porosus en Aphelenchoides) van Hanny van Megen]; (B) protisten (Hyalosphenia papilio, Heliamoeba sp. en Mayorella viridis) van www.penard.de met toestemming van Eckhard Völcker en Steffen Clauß; (C) foto’s van leeuwen en zebra’s van https://purepng.com/ (onder CCO-licentie). (D) Cartoonafbeeldingen van bacteriën onder de CC0-licentie van Wikipedia.

Figuur 2: Nematoden thuis uit de grond halen. Doe een handvol aarde in twee in elkaar geplaatste koffiefilters, sluit ze met wasknijpers zoals afgebeeld en plaats de filters in een kom gevuld met water (het water moet de aarde in het filter bedekken). Ver Figuur 2: Nematoden thuis uit de grond halen. Doe een handvol aarde in twee in elkaar geplaatste koffiefilters, sluit ze met wasknijpers zoals afgebeeld en plaats de filters in een kom gevuld met water (het water moet de aarde in het filter bedekken). Verwijder de volgende dag de koffiefilters met aarde, meng de oplossing en giet deze in een dun glas. Wacht een uur en giet dan voorzichtig het grootste deel van de vloeistof weg, zodat er slechts een klein beetje op de bodem van het glas achterblijft. Je kunt nu de nematoden in de resterende oplossing bekijken met een vergrootglas of microscoop.

Figuur 3: Microbiële roofdieren zijn niet alleen goed verborgen in de bodem, maar ook te klein om met het blote oog te zien. Wetenschappers bestuderen deze organismen vaak door DNA uit de bodem te halen en dat DNA te sequencen om alle aanwezige soorten p Figuur 3: Microbiële roofdieren zijn niet alleen goed verborgen in de bodem, maar ook te klein om met het blote oog te zien. Wetenschappers bestuderen deze organismen vaak door DNA uit de bodem te halen en dat DNA te sequencen om alle aanwezige soorten protisten en/of nematoden te identificeren [bron afbeelding: https://www.bioanalysis-zone.com/ en vrij van auteursrechten (CC0)].