Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
04/03 – microbes in the oceans | part 1. viruses
marine microbes
● bacteria, archaea, single-celled eukaryotes (protists),
fungi, viruses
virussen
● oceanen bevatten 1031 virions
○ afbeelding van druppel zeewater: grote stippen zijn bacteriën, kleinere
stippen zijn bacteriofagen: virussen die bacteriën kunnen aanvallen
○ virion: virusdeeltje zoals het buiten de gastheer voorkomt
● zijn overal
○ varkensgriep (H1N1) komt ook voor bij zeezoogdieren
■ waarschijnlijk verspreid via zeevogels
○ Morbillivirussen
■ zijn leden van Paramyxoviridae, waartoe ook de ‘mazelen’ behoren
■ gastheren zijn katten, honden, vee, mensen en walvisachtigen
● hoofdtypen
○ naked virus
■ DNA/RNA
■ capsomeren
■ capside
○ virus with membrane
■ spike protein
virus grootte: 20 nm - 360 nm
● megavirussen – mimivirus: microbe-mimicking viruses
○ voor het eerst beschreven in een amoebe
○ geïnfecteerd door virofagen
○ megavirussen kunnen zelf geïnfecteerd raken door Spoetniks
■ Spoetniks zijn virofagen (virus dat een virus aanvalt)
■ megavirussen hebben een eenvoudig immuunsysteem tegen de
spoetniks
● megavirussen – Tupan virus
○ grootste megavirus vanwege lange staart
○ in diep water voor de kust Brazilië (>3000 m)
○ infecteert amoeben (eencellige eukaryoten)
en waarschijnlijk ook foraminiferen
● megavirussen – Pithovirus sibericum
○ tot ‘leven’ gewekt uit 34.000 jaar oude permafrost
○ begon weer met repliceren in het laboratorium in geïnfecteerde amoeben
bepaalde zeealgen die zijn geïnfecteerd door megavirussen gebruiken virofagen als
verdedigingsmechanisme
● eencellige fytoplankton cel (P) wordt bedreigd door virussen in de oceaan
● fytoplankton cel zonder virofaag is gevoeliger voor virusinfectie → alg sterft
● fytoplankton cel + virofaag = beter bestand tegen mariene virusinfecties
,Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
rol van retrovirus tijdens evolutie – bijv. HIV
● verticale transmissie: transmission to offspring
● horizontale transmissie: intra- and interspecies – bijv. via hoesten
● meestal wordt het retrovirale DNA zonder gevolgen in DNA van gastheercel gebracht
● soms wordt het virale gen functioneel
○ virus smokkelt RNA in de cel dat DNA gaat maken → DNA in celkern →
instructie om mRNA te maken → viruseiwitten → cel wordt overgenomen
● ingebrachte DNA uit retrovirussen maakt deel uit van sperma → mutaties worden
doorgegeven aan de volgende generatie
● menselijk genoom bevat minstens 8% retroviraal DNA
genomische fossielen in levende fossielen
● coelacanthen zijn een oude lijn van kwabvinvissen
○ bevatten retroviraal DNA in hun genoom
○ kunnen worden gebruikt om evolutie van bepaalde retrovirussen te traceren
○ coelacanthen namen ruim 400 miljoen jaar geleden retroviraal DNA op
virussen in de oceanen
● verschillende soorten virussen in de oceaan
○ virofagen
○ bacteriofagen
○ cyanofagen
○ lysogenen
○ lytische virussen
● meerderheid bestaat uit bacteriofagen
● elke milliliter zeewater kan 5*107 virusdeeltjes bevatten
virussen in de oceanen
● virale lyse speelt een belangrijke rol in de biogeochemie van oceanen en de
biologische pomp
○ virussen zorgen ervoor dat bacteriën zich niet ongecontroleerd reproduceren
○ virussen breken bacteriën en fytoplankton af → verhogen de hoeveelheid
voedingsstoffen die vrijkomen in het oppervlaktewater
virussen in diepe sedimenten van de Oostzee (Baltische Zee)
● virale overvloed correleert met prokaryotische overvloed
● hoe meer virusdeeltjes in het sediment, hoe meer bacteriën in het sediment
● fytoplankton – bijv. coccolithoforen → water kan wit kleuren
○ algenbloei wordt geremd door virusinfecties
coccolithovirus (kalkalg) – EhV-86 – Giant marine virus
● elke algensoort heeft een eigen type virus
○ dubbelstrengs DNA-virus
○ Phycodnaviridae
○ codeert voor 472 eiwitten (relatief veel)
,Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
zoöplankton speelt een rol bij het doorgeven van
virussen (wordt zelf niet geïnfecteerd) – bijv.
roeipootkreeftjes
● speelt een actieve rol bij de verspreiding van
virionen in de waterkolom die de bloei van
coccolithoforen kunnen beïnvloeden
● zoöplankton eten algen en zwemmen door
algenbloei → scheiden virussen uit
starfish wasting syndrome
● vanaf de jaren 70 kwamen er regelmatig
uitbraken voor van grote sterfte van
zeesterren langs de westkust van de VS
● meer dan 40 soorten getroffen
● oorzaak nog onzeker, maar hoogstwaarschijnlijk een Densovirus
04/03 – microbes in the oceans | part 2. bacteria and archaea
mariene microben
● bacteriën vormen 98% van alle biomassa in de oceanen
● zijn essentieel voor het functioneren van oceaan ecosystemen door bij te dragen aan
de productie van organisch materiaal en via recycling van voedingsstoffen
● zijn ook belangrijke symbionten en ziekteverwekkers
cold seeps
● plekken waar methaan uit de zeebodem komt
○ voornamelijk langs continentale randen
○ er is hier veel activiteit van bacteriën en archaea
● methaan hoopt zich op langs continentale marges
○ op de overgang van continentale plat naar de continentale hang
○ heeft te maken met de watertemperatuur en waterdruk
■ dieper in de oceaan zit methaan opgesloten in gashydraten
■ methaan komt uiteindelijk uit organisch materiaal – bijv. uit materiaal
dat via submarine canyon naar beneden is getransporteerd →
afgebroken door bacteriën en archaea → methaan ontstaat
■ deel van methaan is een gas en wil omhoog → breuken
methane cold seeps worden gekenmerkt door bacterial mats waarin het methaan wordt
gerecycled door consortia van bacteriën en archaea
● consortia
○ groen = sulfaatreducerende bacteriën (SRB)
○ rood = anaërobe oxidatoren van methaan (AOM)
○ SRB (gebruikt sulfaat) en AOM (gebruikt methaan) helpen elkaar
○ CH4 + SO42- → HCO3- + HS- + H2O
● sulfaatreducerende bacteriën (SRB)
● anaerobe methaan oxideerders (AOM) – chemosynthese; methaan → energie
, Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
● vanuit zeewater (rijk aan sulfaat) diffundeert sulfaat naar beneden
● methaan diffundeert omhoog vanuit diepe reservoirs (gasvelden) of gashydraten
● plek waar sulfaat en methaan ontmoeten → zone waar bacteriën actief worden
○ op of onder het oppervlak afhankelijk van de flux
○ zwakkere flux van methaan → lagere zone
○ sterkere flux van methaan → hogere zone
Bathymodiolus
● mondiale distributie van methaanbronnen
● grote maten door symbionten
● SRB in kieuwen → H2S afbreken
○ door thiotrofe bacteriën
● AOM in kieuwen → CH4 afbreken
○ door methanotrofe archaea
hydrothermale ventilatieopeningen
– chemoautotrofie
● Riftia pachyptila is een gigantische kokerworm (>3m lang) uit de Phylum Annelida
● gebruikt zwavel uitgestoten door
‘zwarte rokers’ (black smokers)
● heeft sulfide-oxiderende bacteriën
● heeft gespecialiseerd hemoglobine om
H2S te binden
● groeien snel – black smokers kunnen
uitdoven
● vestimentifera = baardwormen of
gesegmenteerde wormen
● familie binnen de Sibloginidae binnen
de Phylum Annelida
● metabolisme: chemosynthese
04/03 – microbes in the oceans | part 1. viruses
marine microbes
● bacteria, archaea, single-celled eukaryotes (protists),
fungi, viruses
virussen
● oceanen bevatten 1031 virions
○ afbeelding van druppel zeewater: grote stippen zijn bacteriën, kleinere
stippen zijn bacteriofagen: virussen die bacteriën kunnen aanvallen
○ virion: virusdeeltje zoals het buiten de gastheer voorkomt
● zijn overal
○ varkensgriep (H1N1) komt ook voor bij zeezoogdieren
■ waarschijnlijk verspreid via zeevogels
○ Morbillivirussen
■ zijn leden van Paramyxoviridae, waartoe ook de ‘mazelen’ behoren
■ gastheren zijn katten, honden, vee, mensen en walvisachtigen
● hoofdtypen
○ naked virus
■ DNA/RNA
■ capsomeren
■ capside
○ virus with membrane
■ spike protein
virus grootte: 20 nm - 360 nm
● megavirussen – mimivirus: microbe-mimicking viruses
○ voor het eerst beschreven in een amoebe
○ geïnfecteerd door virofagen
○ megavirussen kunnen zelf geïnfecteerd raken door Spoetniks
■ Spoetniks zijn virofagen (virus dat een virus aanvalt)
■ megavirussen hebben een eenvoudig immuunsysteem tegen de
spoetniks
● megavirussen – Tupan virus
○ grootste megavirus vanwege lange staart
○ in diep water voor de kust Brazilië (>3000 m)
○ infecteert amoeben (eencellige eukaryoten)
en waarschijnlijk ook foraminiferen
● megavirussen – Pithovirus sibericum
○ tot ‘leven’ gewekt uit 34.000 jaar oude permafrost
○ begon weer met repliceren in het laboratorium in geïnfecteerde amoeben
bepaalde zeealgen die zijn geïnfecteerd door megavirussen gebruiken virofagen als
verdedigingsmechanisme
● eencellige fytoplankton cel (P) wordt bedreigd door virussen in de oceaan
● fytoplankton cel zonder virofaag is gevoeliger voor virusinfectie → alg sterft
● fytoplankton cel + virofaag = beter bestand tegen mariene virusinfecties
,Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
rol van retrovirus tijdens evolutie – bijv. HIV
● verticale transmissie: transmission to offspring
● horizontale transmissie: intra- and interspecies – bijv. via hoesten
● meestal wordt het retrovirale DNA zonder gevolgen in DNA van gastheercel gebracht
● soms wordt het virale gen functioneel
○ virus smokkelt RNA in de cel dat DNA gaat maken → DNA in celkern →
instructie om mRNA te maken → viruseiwitten → cel wordt overgenomen
● ingebrachte DNA uit retrovirussen maakt deel uit van sperma → mutaties worden
doorgegeven aan de volgende generatie
● menselijk genoom bevat minstens 8% retroviraal DNA
genomische fossielen in levende fossielen
● coelacanthen zijn een oude lijn van kwabvinvissen
○ bevatten retroviraal DNA in hun genoom
○ kunnen worden gebruikt om evolutie van bepaalde retrovirussen te traceren
○ coelacanthen namen ruim 400 miljoen jaar geleden retroviraal DNA op
virussen in de oceanen
● verschillende soorten virussen in de oceaan
○ virofagen
○ bacteriofagen
○ cyanofagen
○ lysogenen
○ lytische virussen
● meerderheid bestaat uit bacteriofagen
● elke milliliter zeewater kan 5*107 virusdeeltjes bevatten
virussen in de oceanen
● virale lyse speelt een belangrijke rol in de biogeochemie van oceanen en de
biologische pomp
○ virussen zorgen ervoor dat bacteriën zich niet ongecontroleerd reproduceren
○ virussen breken bacteriën en fytoplankton af → verhogen de hoeveelheid
voedingsstoffen die vrijkomen in het oppervlaktewater
virussen in diepe sedimenten van de Oostzee (Baltische Zee)
● virale overvloed correleert met prokaryotische overvloed
● hoe meer virusdeeltjes in het sediment, hoe meer bacteriën in het sediment
● fytoplankton – bijv. coccolithoforen → water kan wit kleuren
○ algenbloei wordt geremd door virusinfecties
coccolithovirus (kalkalg) – EhV-86 – Giant marine virus
● elke algensoort heeft een eigen type virus
○ dubbelstrengs DNA-virus
○ Phycodnaviridae
○ codeert voor 472 eiwitten (relatief veel)
,Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
zoöplankton speelt een rol bij het doorgeven van
virussen (wordt zelf niet geïnfecteerd) – bijv.
roeipootkreeftjes
● speelt een actieve rol bij de verspreiding van
virionen in de waterkolom die de bloei van
coccolithoforen kunnen beïnvloeden
● zoöplankton eten algen en zwemmen door
algenbloei → scheiden virussen uit
starfish wasting syndrome
● vanaf de jaren 70 kwamen er regelmatig
uitbraken voor van grote sterfte van
zeesterren langs de westkust van de VS
● meer dan 40 soorten getroffen
● oorzaak nog onzeker, maar hoogstwaarschijnlijk een Densovirus
04/03 – microbes in the oceans | part 2. bacteria and archaea
mariene microben
● bacteriën vormen 98% van alle biomassa in de oceanen
● zijn essentieel voor het functioneren van oceaan ecosystemen door bij te dragen aan
de productie van organisch materiaal en via recycling van voedingsstoffen
● zijn ook belangrijke symbionten en ziekteverwekkers
cold seeps
● plekken waar methaan uit de zeebodem komt
○ voornamelijk langs continentale randen
○ er is hier veel activiteit van bacteriën en archaea
● methaan hoopt zich op langs continentale marges
○ op de overgang van continentale plat naar de continentale hang
○ heeft te maken met de watertemperatuur en waterdruk
■ dieper in de oceaan zit methaan opgesloten in gashydraten
■ methaan komt uiteindelijk uit organisch materiaal – bijv. uit materiaal
dat via submarine canyon naar beneden is getransporteerd →
afgebroken door bacteriën en archaea → methaan ontstaat
■ deel van methaan is een gas en wil omhoog → breuken
methane cold seeps worden gekenmerkt door bacterial mats waarin het methaan wordt
gerecycled door consortia van bacteriën en archaea
● consortia
○ groen = sulfaatreducerende bacteriën (SRB)
○ rood = anaërobe oxidatoren van methaan (AOM)
○ SRB (gebruikt sulfaat) en AOM (gebruikt methaan) helpen elkaar
○ CH4 + SO42- → HCO3- + HS- + H2O
● sulfaatreducerende bacteriën (SRB)
● anaerobe methaan oxideerders (AOM) – chemosynthese; methaan → energie
, Mariene wetenschappen I – hoorcollege – deeltoets 2
● vanuit zeewater (rijk aan sulfaat) diffundeert sulfaat naar beneden
● methaan diffundeert omhoog vanuit diepe reservoirs (gasvelden) of gashydraten
● plek waar sulfaat en methaan ontmoeten → zone waar bacteriën actief worden
○ op of onder het oppervlak afhankelijk van de flux
○ zwakkere flux van methaan → lagere zone
○ sterkere flux van methaan → hogere zone
Bathymodiolus
● mondiale distributie van methaanbronnen
● grote maten door symbionten
● SRB in kieuwen → H2S afbreken
○ door thiotrofe bacteriën
● AOM in kieuwen → CH4 afbreken
○ door methanotrofe archaea
hydrothermale ventilatieopeningen
– chemoautotrofie
● Riftia pachyptila is een gigantische kokerworm (>3m lang) uit de Phylum Annelida
● gebruikt zwavel uitgestoten door
‘zwarte rokers’ (black smokers)
● heeft sulfide-oxiderende bacteriën
● heeft gespecialiseerd hemoglobine om
H2S te binden
● groeien snel – black smokers kunnen
uitdoven
● vestimentifera = baardwormen of
gesegmenteerde wormen
● familie binnen de Sibloginidae binnen
de Phylum Annelida
● metabolisme: chemosynthese
