Koraalriffen: een onontgonnen bron van nieuwe medicijnen en technologieën

Koraalriffen herbergen mogelijk de sleutel tot de volgende generatie medicijnen en innovatieve technologieën. Een recent onderzoek toont aan dat deze onderwaterwerelden een schat aan onbekende bioactieve stoffen bevatten, die kunnen dienen als basis voor nieuwe geneesmiddelen, industriële producten en duurzame materialen.

“Er ligt een enorme hoeveelheid genomisch potentieel verscholen in deze ecosystemen”, aldus Rebecca Vega Thurber, marien bioloog aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara. Thurber was een van de wetenschappers die deelnam aan de Tara Pacific-expeditie (2016-2018), een twee jaar durende wetenschappelijke verkenning van de koraalriffen in de Stille Oceaan. Het team bestudeerde 32 eilandengroepen en verzamelde in totaal 58.000 monsters – de eerste expeditie van deze omvang die zich richtte op deze kwetsbare ecosystemen.

Het doel van de missie was om de totale biodiversiteit van deze nog grotendeels onontgonnen riffen en open watergebieden in kaart te brengen. Thurber, directeur van het Marine Science Institute van UCSB en medeauteur van een publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, legt uit: “We wilden niet alleen de zichtbare biodiversiteit bestuderen, maar ook de micro-organismen die in en rond koralen leven.”

Een bijzondere focus lag op de bacteriën die specifiek in koralen voorkomen. “Tot nu toe richtte onderzoek zich vooral op bacteriën in het water, maar niemand had echt diepgaand gekeken naar de bacteriën die direct gekoppeld zijn aan koralen”, aldus Thurber. Met een genomische aanpak, waarbij het DNA van organismen wordt geanalyseerd, onderzochten de wetenschappers de bacteriën in twee soorten steenkoraal en één soort vuurkoraal. Laatstgenoemde zijn koloniale mariene organismen die nauwer verwant zijn aan kwallen dan aan steenkoralen.

Het team reconstrueerde meer dan 13.000 metagenoom-gegenomeerde microben uit monsters van rifbouwende koralen. “Negentig procent van wat we vonden was nog nooit eerder beschreven”, aldus Thurber. “Dat komt neer op 3.700 nieuwe bacteriesoorten die we via deze methode hebben ontdekt.” Bijna alle nieuw ontdekte bacteriën bleken specifiek te zijn voor hun gastheer en kwamen niet in het water voor.

Deze ontdekking opent een schat aan mogelijkheden voor het vinden en synthetiseren van belangrijke stoffen. De bioactieve moleculen die deze bacteriën produceren als onderdeel van hun stofwisseling, kunnen worden omgezet voor uiteenlopende toepassingen, van medicijnen tot industriële producten. “Ze kunnen worden gebruikt voor geneesmiddelen, maar ook voor industriële doeleinden”, aldus Thurber. “Denk aan wasmiddelen of de ontwikkeling van beton. Voor de ontwikkeling van nieuwe biotechnologische materialen zijn deze biomoleculen essentieel om wetenschappers te helpen nieuwe synthetische producten te creëren.”

Nieuwe bacteriegroepen met veelbelovend potentieel

Onder de nieuw ontdekte bacteriën bevonden zich nieuwe groepen Acidobacteriota, een veelvoorkomende en metabolisch veelzijdige groep die enzymen codeert met onbekende eigenschappen. Deze enzymen zouden een cruciale rol kunnen spelen in eiwittechnologie. Daarnaast bleek het biosynthetische potentieel van de microbiomen van rifbouwende koralen gelijk te zijn aan, of zelfs groter dan dat van sponzen – een groep die al lang bekend staat als een rijke bron van bioactieve stoffen.

“Sponzen zijn al decennialang een belangrijk focuspunt voor het ontdekken van bioactieve stoffen”, aldus Thurber. “Maar onze bevindingen tonen aan dat koralen een minstens zo waardevolle bron vormen. Deze ecosystemen kunnen de sleutel zijn tot revolutionaire doorbraken in de geneeskunde en industrie.”