 |
Wist je dat er micro-organismen in allerlei kleuren zijn? Van warmrood van een gist als Sporobolomyces salmonicolor, frisgroen van de alg Chlorella vulgaris, olieachtig bruin van de diatomee Phaeodactylum tricornutum tot zelfs levendig violet van de bacterie Rhodospirillum rubrum, micro-organismen vertonen een regenboog aan kleuren. Deze kleuren worden veroorzaakt door speciale celprocessen of door de aanmaak van specifieke pigmenten. |
|||
| Bacteriën | Cyanobacteriën | Diatomeeën | Plasmiden | |
Bacteriën
Aliivibrio fischeri (LMG 26186)
Aliivibrio fischeri is een bacterie die alom verspreid is in subtropische en gematigde mariene omgevingen. Deze bacteriën zenden blauw licht uit via een chemische reactie die bekend staat als bioluminescentie, waarbij de oxidatie van een molecuul genaamd luciferine betrokken is in de aanwezigheid van het enzym luciferase.
Deze bioluminescerende soort wordt vaak aangetroffen in de lichtorganen van verschillende mariene organismen, zoals de Hawaiiaanse kortstaartinktvis. Het licht dat deze microheld produceert, heeft verschillende functies voor het gastorganisme, zoals camouflage, het aantrekken van prooien en communicatie. Dankzij A. fischerii kan de inktvis de helderheid van zijn lichaam afstemmen op het omringende water, waardoor hij nauwelijks door roofdieren wordt opgemerkt.
Cyanobacteriën
Cyanobacteriën vallen op door hun levendige en diverse pigmenten, die essentiële functies vervullen en bijdragen aan hun overleving.
Chlorophyll
Chlorofyl is het bekendste pigment uit deze groep. Net als bij planten helpt het lichtenergie op te vangen en deze via fotosynthese om te zetten in chemische energie, zoals in deze Nostoc (ULC 760) cultuur.
Carotenoids
Cyanobacteriën bevatten ook carotenoïden, verantwoordelijk voor de oranje/rode/gele tinten die vaak voorkomen in bloemen. Deze pigmenten helpen niet alleen bij de lichtabsorptie, maar bieden ook bescherming tegen overmatig licht. Het kan worden waargenomen in deze cultuur van Calothrix (ULC 003).
Phycobilines
Phycobilines zijn een andere reeks pigmenten die voorkomen in cyanobacteriën. Deze omvatten fycocyanine (blauw in bijvoorbeeld Arthrospira, ULC 445, links), allophycocyanine (geel/oranje) en fycoerythrine (rood in bijvoorbeeld Leptolyngbya, ULC 764, rechts), die een cruciale rol spelen bij het opvangen van lichtenergie en het overbrengen ervan naar chlorofylmoleculen voor fotosynthese.
De diversiteit aan pigmenten in cyanobacteriën is niet alleen als visueel spektakel, maar duidt vooral op het een aanpassingsvermogen van deze micro-organismen, wat hen in staat stelt een breed scala aan ecologische niches te bewonen. Van zoetwater tot mariene omgevingen, en van oppervlaktewater tot diepzeewarmtebronnen: de pigmenten van cyanobacteriën spelen een cruciale rol in hun vermogen om lichtenergie te benutten, te overleven en bij te dragen aan de ecosystemen van de planeet.
Diatomeeën en andere microalgen
Haslea ostrearia (DCG 1054)
Groene kieuwoesters worden beschouwd als een zeldzame delicatesse met een levendige smaragdgroene kleur en een bijzondere smaak. Deze verkleuring wordt veroorzaakt door een in water oplosbaar blauw pigment genaamd marennine, dat wordt geproduceerd door de diatomeeën Haslea ostrearia .
Haslea ostrearia is een thychopelagische/benthische diatomeeënsoort met een pennate vorm. Er zijn minstens vier andere Hasleasoorten ontdekt die het marenninepigment vormen (H. ostrearia, H. silbo, H. provincialis , H. nusantara) of een marennine-achtig pigment (H. karadagensis). Ze zijn vooral aangetroffen op het noordelijk halfrond. Dit unieke blauwe pigment is interessant voor veel verschillende branches, variërend van cosmetische doeleinden tot kankeronderzoek.
Een blauw pigment dat uit algen kan worden geoogst, lijkt winstgevender dan het uit planten te halen en het resterende organische afval te moeten verwerken. De grootschalige en duurzame teelt van deze diatomeeën kan echter nog steeds een uitdaging zijn. Marennine is veilig omdat het een mooie kleur heeft, maar heeft ook bewezen te functioneren als antioxidant en zou zelfs kunnen functioneren als pH-indicator (blauw = zuur, groen = alkalisch). Marennine kan ook reageren als het in contact komt met biogene aminen afkomstig van ontbindende vissen, zoals putrescine, cadaverine, tyramine, dimethylamine en trimethylamine, waardoor het pigment interessant wordt voor de controle op de voedselveiligheid.
Het pigment kan ook werken als antiproliferatiemiddel en zo de celgroei tegengaan. Het is met succes bewezen dat dit werkt op een aantal kankercellijnen (bijv. melanoom, eierstokken, dikke darm, nier, long, borst). Het heeft ook bewezen antivirale eigenschappen te hebben tegen het HSV1-herpesvirus en antibacteriële eigenschappen tegen de Vibrio aestuarianus ziekteverwekker, maar geen breed bacterieel spectrum voor menselijke belangen. Het speelt echter nog steeds een cruciale rol bij de vorming van het microbioom rond Haslea ostrearia, aangezien benthische diatomeeën en bacteriën een zeer nauwe symbiotische relatie hebben. Dit kan ook de afwezigheid van een verscheidenheid aan andere micro-organismen verklaren tijdens de bloei van Haslea.
Haematococcus lacustris (DCG 0565)
Astaxanthine is een waardevol rood pigment dat wordt geproduceerd door Haematococcus-soorten. In stressvolle omgevingen kan Haematococcus sp. vormt rustende sporen die veel astaxanthine bevatten. Wanneer Haematococcus door garnalen wordt geconsumeerd, wordt astaxanthine in hun exoskelet opgenomen, waardoor ze een rode kleur krijgen. Hetzelfde geldt voor filtervoedende vissen, aangezien de astaxanthine zich ophoopt in het vlees van de vis, waardoor het een mooie rode kleur krijgt.
Wist je dat? Flamingo's worden roze door hun dieet dat bestaat uit garnalen waarvan het dieet bestaat uit Haematococcus algen!
Plasmids
Groen fluorescent proteïne (GFP)
Groen fluorescerend eiwit is een veelgebruikt merkergen in de biotechnologie. Het werd oorspronkelijk geïsoleerd uit de kwal Aequorea Victoria. Bij blootstelling aan blauw licht straalt GFP een heldergroene fluorescentie uit.
Wetenschappers hebben analoge eiwitten gemaakt op basis van GFP, en later andere eiwitten met vergelijkbare functies gevonden en gemaakt. Elk van hen zendt een andere kleur uit na blootstelling aan licht van een specifieke golflengte. Door het gebruik van plasmiden kunnen biotechnologen cellen creëren die de onderzochte eiwitten tot expressie brengen, gefuseerd aan een fluorescerende marker. Door meerdere markers tegelijkertijd te gebruiken, kunnen wetenschappers verschillende celeiwitten tegelijkertijd labelen, elk met een ander fluorescerend eiwit. Het resultaat is een kleurrijk schouwspel dat ons precies laat zien hoe een cel is gemaakt en hoe celonderdelen in de loop van de tijd bewegen.
In complexere experimenten kunnen verschillende celcomponenten worden gemarkeerd via fluorescent gelabelde antilichamen, wat ook betekent dat de labeling niet langer beperkt is tot eiwitten. In dit geval wordt het resultaat nog adembenemender.
