Fossielen van ’s werelds oudste schimmels herschrijven geschiedenis

Fossielen van schimmels die honderden miljoenen jaren ouder zijn dan de vroegst bekende soorten, werpen nieuw licht op de evolutie van schimmels, planten en landschappen op aarde.vrijdag 24 januari 2020

Het is moeilijk om het belang van schimmels te overschatten en eenvoudig om onze kennis over deze organismen te onderschatten. Wetenschappers hebben tot nu toe zo’n honderdduizend verschillende schimmelsoorten beschreven, terwijl het totale aantal wordt geschat op 3,8 miljoen.

Schimmels verrichten ontelbaar veel onooglijke en nederige taken. Ze breken kolossale hoeveelheden afval en dode materie af en recyclen voedingsstoffen in alle milieus op aarde. Zonder schimmels zou de wereld niet kunnen functioneren. Schimmels maken ook het leven van planten op aarde mogelijk: in de bodem liggen uitgestrekte netwerken van schimmeldraden, waardoorheen chemische signalen, voedingsstoffen en water worden getransporteerd. En dan is er nog de leukere kant van hun takenpakket, zoals fermentatie, het proces dat alcohol, gerezen brood en talloze andere producten oplevert.

Maar veel van de oergeschiedenis van schimmels is nog een raadsel. Hoewel ze zich meer dan één miljard jaar geleden van andere organismen afsplitsten, waardoor ze vreemd genoeg nauwer verwant zijn aan de mens dan aan planten, is er een groot hiaat in het archief van schimmelfossielen op aarde. Gedurende honderden miljoenen jaren zijn ze gewoon niet in gesteentelagen te vinden.

In twee recente artikelen wordt nader ingegaan op de vraag welke schimmels er vóór vierhonderd miljoen jaar geleden op aarde leefden. De oudste schimmelfossielen die zijn gevonden en die niet omstreden zijn, stammen namelijk uit die periode. In mei publiceerde een team van onderzoekers een studie in het tijdschrift Nature waarin ze stellen dat een stuk steen van één miljard jaar oud uit het Canadese Noordpoolgebied het fossiel van een microscopische schimmel is. En gisteren heeft een andere onderzoekgroep in het tijdschrift Science Advances op basis van een uitgebreidere reeks testen een fossiel van minstens 715 miljoen jaar oud beschreven waarin de zwamdraden van een schimmel bewaard zijn gebleven. 

Voor die laatste studie onderzochten Steeve Bonneville en zijn collega’s een stuk schalie uit de Democratische Republiek Congo waarin een fossiel van 715 tot 810 miljoen jaar oud bewaard is gebleven. 

Volgens Bonneville, onderzoeker aan de Université libre de Bruxelles, bestudeert hij dit stukje schalie al ruim tien jaar. “Dit zal onze inzichten veranderen,” zegt hij over onze huidige kennis van de landschapsvorming op aarde en de evolutie van planten en schimmels. “Het is fascinerend om te beseffen dat er zelfs in deze vroege periode al schimmels bestonden.” Bonneville herinnert zich dat toen hij voor het eerst van andere wetenschappers vernam dat het om schimmels ging, hij het niet geloofde. “Onmogelijk. Daarvoor zijn ze veel te oud.”

Maar na jaren onderzoek bleek het wel degelijk om schimmels te gaan. Bonneville gebruikte drie technieken om aan te tonen dat de celwanden van de zwamdraden, die zich als een weefsel uitspreiden, het bestanddeel chitine bevatten, een duidelijke aanwijzing voor een schimmel. Weinig organismen produceren chitine, een polysacharide. En de niet-schimmels op aarde die dat wél doen, vormen geen zwamdraden, legt Bonneville uit.

Met een andere techniek kon hij een kleurstof aan de chitine binden en dankzij een derde methode kon hij het fossiel met behulp van een synchrotron, een deeltjesversneller, bombarderen met snelle atomen om de chemische samenstelling van zijn monsters vast te stellen. Al deze methoden leverden een duidelijk bewijs op voor de aanwezigheid van chitine in de zwamdraden van de gefossiliseerde schimmels, aldus Bonneville.

“De auteurs hebben door middel van een indrukwekkende combinatie van chemische analyses één en hetzelfde resultaat verkregen, wat hun conclusie erg overtuigend maakt,” zegt Christine Strullu-Derrien, een onderzoeker van het Natural History Museum in Londen die niet bij de nieuwe studie was betrokken.

Toen dit schimmelige web nog leefde, in het tijdperk van het Neoproterozoïcum, was het landoppervlak van de aarde kaal en bood het waarschijnlijk alleen plaats aan bacteriën – waarbij de grond misschien bedekt werd door slijmerige biofilms. Landplanten verschenen pas circa driehonderd miljoen jaar later op het toneel. De oeroude schimmelmat die nu is beschreven, leefde op het supercontinent Rodinia in sliblagen, waar het organisme zich voedde met organisch afval, mogelijk afkomstig van blauwwieren en groene algen, zegt Bonneville.

De schimmel leefde volgens hem waarschijnlijk aan de oever van een meer of misschien net onder het wateroppervlak en werd langzaam omgezet in mineralen nadat hij onder lagen slib was begraven.

Het kan zijn dat schimmels zelfs in dit vroege stadium al een symbiotische relatie aangingen met fotosynthetische bacteriën, zegt Bonneville, hoewel Strullu-Derrien erop wijst dat deze schimmels niet hetzelfde zouden zijn als de huidige schimmels die in de bodem een symbiose met landplanten aangaan. “Als je schimmels en groene algen in een vloeistof bij elkaar stopt, vormen ze na een paar weken een soort samenwerkingsverband,” zegt Bonneville.

Een nog vroegere oorsprong van de symbiose tussen schimmels en algen kan ons veel vertellen over de evolutie van beide groepen, en ook over de evolutie van korstmossen, een geharde combinatie van beide organismen die in de meest extreme milieus op aarde kunnen overleven.

De eerste schimmels hebben mogelijk ook het pad geëffend voor de opkomst van de landplanten. Zonder schimmels om dode materie af te breken en voedingsstoffen beschikbaar te maken, zou het voor fotosynthetische organismen moeilijk zijn geweest om iets aan de bodem te onttrekken, zegt Bonneville. “Gezien hun unieke vermogen om voedingsstoffen uit mineralen te halen en een symbiose met de vroegste planten aan te gaan, moeten ze een sleutelrol in deze baanbrekende evolutionaire omslag hebben gespeeld,” zegt hij – en daarmee het plantenrijk op aarde mogelijk hebben gemaakt.

Maar het is nog te vroeg om meer te zeggen over de gevolgen van deze studie, omdat de bevindingen zo nieuw zijn. En ze zijn ook omstreden. Met één test (zoals in het geval van de studie in Nature, waarbij één test werd gebruikt) kan niet definitief worden bewezen dat materiaal van een zó hoge ouderdom uit chitine bestaat, zegt Strullu-Derrien. Volgens haar is er meer onderzoek nodig om precies te begrijpen wat er in die tijd gebeurde.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.com.

ontdek meer

Kijk hoe een parasitaire schimmel mieren in ‘zombies’ verandert

De ‘grande finale’ van de dodelijke parasiet eindigt wanneer zijn giftige sporen uit de kop van de dode mier ontspruiten.

Amfibieën gaan ten onder aan gevaarlijkste schimmel ooit

Uit de eerste wereldwijde telling van het aantal dieren dat door de schimmel is gedood, blijkt dat minstens 501 kikker- en salamandersoorten door de uitbraak zijn getroffen.

Fossielen 101

Fossielen zijn echo's uit een eeuwenoud verleden. Kom meer te weten over twee belangrijke soorten fossielen, hoe fossilisatie plaatsvindt en hoe we aan de hand van fossielen een beeld kunnen krijgen van de geschiedenis van onze planeet.
Lees meer