Luna van der Loos en Sarah Maes

Bron: Luna van der Loos & Onpoint Outreach

FWO-ers Luna van der Loos (UGent) en Sarah Maes (KU Leuven) zijn laureaten van de VLIZ BRMI-beurzen. Deze beurzen stimuleren jonge onderzoekers om ‘out of the box’ te denken. De twee beurzen hebben elk een waarde van 5.000 euro. Wij stelden aan beide laureaten enkele vragen over hun onderzoek.

Waarom is marien (of onderzoek over de zee/oceanen) onderzoek volgens jou belangrijk?  

Luna: Ongeveer 70% van het aardoppervlak is bedekt met water en de zeeën en oceanen zijn enorm belangrijk voor het systeem aarde. De biodiversiteit die te vinden is in het mariene milieu is fantastisch. Koralen, vissen, sponzen, neteldieren en zeewieren: allemaal hebben ze een belangrijke functie. Zeewieren zijn primaire producenten en vormen daarmee de basis van vele ecosystemen in kustwateren. Naast deze ecologische functie, speelt zeewier ook een grote rol in de biotechnologie. Je zou het niet zeggen, maar we komen zeewier regelmatig tegen in ons dagelijks leven. Zeewieren worden namelijk verwerkt in allerlei producten, van ijsjes, chocolademelk, kauwgom, shampoo en tandpasta tot verf, papier, medicijnen en zelfs brandblussers. 

  Bron: Luna van der Loos

Sarah: Klimaatverandering zorgt wereldwijd voor talrijke wijzigingen in mariene ecosystemen. Nergens is de impact zo groot als in het Noordpoolgebied waar sinds de twintigste eeuw een opwarming met tweemaal de snelheid van het globaal gemiddelde wordt waargenomen. De Noordelijke IJszee heeft te maken met stijgende temperaturen en een afname in omvang en dikte van het zee-ijs. Deze klimaatgeïnduceerde veranderingen verhogen de druk op het Arctische mariene ecosysteem en haar populaties. Bovendien worden grootschalige veranderingen in soortensamenstelling verwacht als gevolg van het lokaal uitsterven van inheemse en de introductie van nieuwe boreale soorten. Verder dreigen visgronden die voorheen ontoegankelijk waren, beschikbaar te worden voor visserijen. Zonder maatregelen en beheer kan dit ernstige gevolgen hebben voor het arctisch marien ecosysteem dat al onder druk staat. Bescherming van het ecosysteem zou een prioriteit moeten zijn. Een van de beperkingen die actie belemmeren is het gebrek aan biologische kennis. Bijgevolg is een grondige kennis van de biologie van inheemse mariene arctische soorten essentieel om bescherming van dit precaire ecosysteem mogelijk te maken. 

Wat houdt jouw onderzoek juist in? 

Luna: Het mariene milieu is een microbiële wereld. Onzichtbaar voor het oog, maar desalniettemin in groten getale aanwezig in zeewater, koloniseren deze microben eukaryote organismen, zoals zeewieren en koralen. Ze mogen klein zijn in afmeting, maar hebben een enorme impact op het functioneren van hun gastheren. Samen worden de gastheer en bijbehorende microben (het microbioom) vaak als een holobiont beschouwd: een functionele eenheid. Als we de effecten van klimaatverandering op eukaryote organismen testen, vergeten we de interactie met microben vaak. Toch wordt het holobiont concept steeds belangrijker. Met mijn onderzoek richt ik me op de rol die microben spelen bij het effect van temperatuurstijging en verhoogde input van voedingsstoffen op Zeesla (Ulva). Zeesla is een belangrijk zeewier voor de voedselindustrie en biotechnologie, maar is ook berucht om de vorming van massale bloeien met negatieve gevolgen voor het ecosysteem.  

Sarah: Ik bestudeer de genetische populatiestructuur en ecologische connectiviteit van poolkabeljauw, de meest voorkomende circumpolaire mariene vis in het noordpoolgebied. Deze vis is een belangrijke soort in het Arctische mariene voedselweb en kan gebruikt worden als indicator voor de milieutoestand van het Arctische mariene ecosysteem. Aan de hand van DNA barcoding bestudeer ik ook het dieet en microbiële gemeenschap (microbioom) van poolkabeljauw. De combinatie van genetische data, prooisamenstelling en microbioomdiversiteit biedt complementaire informatie en synergetische inzichten over de connectiviteit van verschillende populaties. Een betere kennis van de populatiestructuur, populatiedynamieken en ecologische connectiviteit zullen aan de basis liggen van latere modellering. De modellen zullen vervolgens gebruikt worden om het lot van poolkabeljauwpopulaties in een veranderende omgeving te voorspellen. De verkregen inzichten zullen besluitvorming over toekomstige visserijgronden en conservatiemaatregelen ondersteunen. 

Bron: Sarah Maes

Op welke manier onderscheidt jouw onderzoek zich ten opzichte van ander onderzoek? 

Luna: In de natuur komt zeewier nooit voor zonder hun bijbehorende microben, en daarom is het moeilijk om oorzaak en gevolg te scheiden. Tijdens mijn onderzoek proberen we daar verandering in te brengen. Met een serie van veld- en labexperimenten zullen we testen of en hoe de reactie van een axenische gastheer (een steriel zeewier zonder bijbehorende microben) verschilt van de reactie van het holobiont (een zeewier inclusief microben) in een veranderende omgeving. Daarbij proberen we causale verbanden te leggen, en zullen we onderzoeken of dezelfde mechanismen van toepassing zijn in een complex natuurlijk systeem. 

Sarah: Ik onderzoek de biologie van poolkabeljauw (Boreogadus saida), een verwant van de welbekende Atlantische kabeljauw. Het leven van poolkabeljauw heeft op dit moment nog veel geheimen voor wetenschappers. Stap voor stap ontrafelen we stukjes over zijn voorkomen, verspreidingsdynamiek, gedrag en rol in het mariene ecosysteem. Mijn onderzoek heeft het doel om de tot nu toe schaarse en gefragmenteerde, genetische kennis van poolkabeljauw uit te breiden over verschillende populaties in het gehele verspreidingsgebied. De resultaten van dit onderzoek hebben naast hun wetenschappelijke relevantie ook belang in een ruimere socio-economische context zoals het potentieel voor exploitatie en het duurzaam functioneren van het ecosysteem. Daarnaast brengt onderzoek in het noordpoolgebied grote uitdagingen met zich mee. Staalnamecampagnes gaan gepaard met maandenlange voorbereidingen. Barre omstandigheden kunnen de staalnames bemoeilijken of zelfs onmogelijk maken. Eind 2019 had ik op uitnodiging van Amerikaanse en Duitse collega’s de unieke gelegenheid om fauna onder het ijs te verzamelen tijdens de GO-WEST expeditie met RV Sikuliaq in de Beaufortzee. Dit was de eerste keer dat daar op deze manier levende organismen werden verzameld; het is een rijke bron aan informatie geworden. Zulke technische uitdagingen en successen houden het veldwerk boeiend en vol verrassingen. Het is een privilege om in zulke omstandigheden en gebieden te mogen werken. 

Hoe zou je jouw onderzoek uitleggen aan een kind van de lagere school? 

Luna: In de lucht, in het eten, op je lichaam en in het water: overal zitten bacteriën. Bacteriën ken je misschien wel, omdat sommige bacteriën mensen ziek kunnen maken, maar bacteriën kunnen ook heel goed voor je zijn. Ze helpen je bijvoorbeeld om eten te verwerken in je darmen. Bacteriën zitten ook in de zee. In één druppeltje zeewater kunnen wel een miljoen bacteriën aanwezig zijn. Net zoals bij mensen, zijn bacteriën ook belangrijk voor de dieren en planten die in zee leven. Met mijn onderzoek kijk ik hoe bacteriën en zeewieren samenleven en hoe ze elkaar beïnvloeden. Ik heb hiervoor Zeesla verzameld, een groen zeewier in de vorm van een kropje sla. Bacteriën zijn zó belangrijk voor dit zeewier, dat Zeesla zonder bacteriën niet de vorm zou hebben van een mooi kropje sla, maar een vormloze klomp.   

Sarah: Poolkabeljauw is een veelvoorkomende vis in het noordpoolgebied. Deze vis is aangepast aan het leven onder het vriespunt en zwemt tot vlak onder het poolijs. De noordpool wordt, net zoals de rest van de wereld, warmer waardoor het poolijs smelt. Hierdoor komt deze vis, die belangrijk voedsel is voor zeevogels, zeehonden en walvissen, mogelijks in de problemen. Kortom, poolkabeljauw is belangrijk voor al het leven in de oceaan. Wetenschappers weten echter niet heel veel over het leven van de poolkabeljauw. Ik zoek naar verschillen tussen vissen gevangen op veel verschillende plaatsen. Dit doe ik door het DNA van de vis te bestuderen. DNA kan je vergelijken met kleine boekjes vol met informatie zoals de kleur van je ogen en je haar en bepalen dus hoe je eruitziet. De helft van het boekje krijg je van je papa, de andere helft van je mama. Dat boekje is verpakt in een cel en elk lichaam is opgebouwd uit miljoenen van die cellen. Dit is niet alleen zo bij mensen, maar bij alle levende wezens en dus ook vissen. Als ik weinig verschillen in het DNA van de vissen vindt, betekent dit dat alle vissen min of meer op elkaar lijken en regelmatig bij elkaar in de buurt komen. Als ik toch een verschil vind in het DNA van verschillende vissen, zou dit er bijvoorbeeld op kunnen wijzen dat een vis gevangen in een bepaalde omgeving beter aangepast is aan minder koude temperaturen, dan een andere vis gevangen op een andere locatie. Waarschijnlijk komt die laatste vis dan ook niet vaak op bezoek in die iets warmere omgeving.  Deze informatie kan ons weer wat extra stappen verder brengen bij het ontrafelen van het leven van poolkabeljauw. 

Bron: Onpoint Outreach

Weet je al waarvoor jij de beurs specifiek zal inzetten? 

Luna: Tijdens het werk van mijn doctoraat, richten we ons voornamelijk op het leggen van causale verbanden tussen specifieke bacteriën en de reactie van de gastheer op klimaatverandering. Dit vereist manipulatie van de bacteriële gemeenschappen en de technieken die we hiervoor gebruiken bouwen voort op eerder onderzoek dat gedaan is aan het bacterioom van Zeesla. Met de Brilliant Marine Research Idea beurs van het VLIZ kan ik een extra dimensie toevoegen aan mijn onderzoek, namelijk door ons niet uitsluitend te focussen op bacteriën, maar ook te werken aan virussen. Virussen vormen een zeer onderbelicht onderdeel van het microbioom van zeewieren, maar zijn potentieel van groot belang omdat ze niet alleen de gastheer (het Zeesla) kunnen infecteren, maar ook bacteriën en andere microben. Ze kunnen daarmee zowel een positieve als negatieve rol hebben op de gastheer. Dankzij de BMRI beurs van het VLIZ kunnen we de eerste stappen zetten in het ontrafelen van het viroom van Zeesla.  

Bron: Luna van der Loos

Sarah: Mijn FWO-onderzoek focust zich op de genetische populatiestructuur en connectiviteit van poolkabeljauw. Aangezien het niet evident is om zomaar poolkabeljauw te vangen en we vaak afhankelijk zijn van internationale samenwerking, vind ik het essentieel om zoveel mogelijk informatie van elk vis te verzamelen en te bewaren. Om een beter beeld te krijgen van de vispopulaties die ik onderzoek in mijn doctoraat, kan ik dankzij de BMRI-beurs het dieet en het microbioom van poolkabeljauw integreren met de genetische data. Dit geeft de mogelijkheid om de geografische en temporele grootschalige variatie in voedselwebstructuur en microbioomdiversiteit te onderzoeken. De dieetsamenstelling zal ook worden gebruikt als indicator om seizoensgebonden verbanden in de voedselketen en de noordwaartse beweging van boreale prooisoorten te volgen. Bovendien is het microbioom van poolkabeljauw tot heden nooit eerder bestudeerd. Van andere organismen weten we dat het ecologische belang van het microbioom door de nauwe interactie met de omgeving steeds meer wordt erkend. Dit onderzoek vormt dus ook een onmisbare ecologische basis van de microbiële diversiteit van poolkabeljauw. 

Heeft jouw onderzoek vertraging opgelopen door de coronacrisis of zijn er gevolgen voor jouw onderzoek? 

Luna: Aangezien ik in januari ben begonnen met mijn doctoraat, heb ik slechts 2½ maand de tijd gehad om in het laboratorium werk uit te voeren voordat de corona-maatregelen werden ingevoerd. In die maanden heb ik veel werk uit kunnen voeren en gelukkig al wat data verzameld, maar de komende tijd loopt mijn werk in het labo uiteraard wel vertraging op. Toch kan ik deze tijd ook nuttig besteden, door nog dieper de literatuur in te duiken en vooral methodologisch alles tot in de puntjes uit te zoeken. Zo staan alle protocollen klaar voor als we weer veilig van start kunnen in het labo.  

Sarah: Mijn onderzoek heeft helaas wel vertraging opgelopen door de coronacrisis. Deze periode stond normaal gezien volledig in het teken van het labowerk dat tegen deze zomer afgerond zou moeten zijn, aangezien ik op het punt ben gekomen dat het grootste deel van mijn verzamelde stalen fysiek beschikbaar is. Onvoorzienbare omstandigheden kunnen echter altijd voorkomen tijdens een doctoraat en het is dan een kwestie van flexibel te zijn. Ik heb nu voldoende tijd voor mijn reeds behaalde wetenschappelijke resultaten neer te schrijven en in de literatuur te duiken. 

Wat betekent FWO voor jouw carrière? 

Luna: Dankzij het FWO kan ik tijdens mijn doctoraat werken aan een onderzoek dat 100% mijn interesse heeft. Het idee voor dit onderzoek ontstond in het laatste jaar van mijn Master tijdens een literatuuronderzoek. Ik ben erg blij dat ik de kans heb gekregen mijn eigen onderzoeksvoorstel te schrijven en mij de komende vier jaar aan dit onderzoek kan wijden.  

Sarah: Heel veel. Tijdens mijn masterproef aan de KU Leuven in samenwerking met het Alfred-Wegener Instituut voor Marien en Polair Onderzoek (Duitsland) werd ik geïntroduceerd in het leven van poolkabeljauw. Na mijn masterproef bleven veel vragen onbeantwoord en wou ik het onderzoek naar poolkabeljauw graag verderzetten en uitbreiden. Bovendien kreeg ik zelf de kans om poolkabeljauw te vangen in Noord-Groenland. De FWO-beurs heeft mij de kans gegeven om dit onderzoek verder te zetten. FWO geeft mij de mogelijkheid en de vrijheid om mijn eigen onderzoek op poten te zetten en uit te voeren. Daarnaast krijg ik in het kader van mijn doctoraat de mogelijkheid om deel te nemen aan cursussen, workshops en (internationale) congressen. Dat geeft mij de gelegenheid om een internationaal netwerk op te bouwen dat nu zelfs op korte termijn al zijn vruchten afwerpt, maar zeker ook op lange termijn zeer nuttig zal blijken. Kortom, FWO laat me toe om mijn passie in polair onderzoek verder te zetten en vormt de basis van mijn wetenschappelijke carrière.