"Ik zal me nederig opstellen en de bronnen zullen mij vanzelf hun verhaal vertellen" (WH)
Een studie naar nanoben: inleiding
De laatste jaren is dankzij de ontwikkeling van krachtige microscopische technieken het bestaan van levensvormen met een doorsnede onder de 1 micrometer (1 µm = 0,000 001 m = 1000 nm; 1 micrometer afgekort als µm; en 1 nanometer als 1 nm) aan het licht gekomen. Met de vondst van deze minuscule organismen is de discussie over de ondergrens van de afmetingen van levende wezens weer aangewakkerd. Inmiddels zijn er cel-vormige structuren met een afmeting van enkele tientallen tot honderden nanometers, genoemd "nanoben", nano-bacteriën of nannobacteriën, in bijna alle milieus, van gewone zoet- en heetwater bronnen tot carbonaat sedimenten en diepgelegen zandsteen aangetroffen. Er is geopperd dat nanoben aanwezig in de lithosfeer (de buitenste gesteentelaag van de aardbol) in staat zouden zijn om veranderingen in de chemische eigenschappen van naburige gesteenten te bewerkstelligen, zoals dat het geval is met zandsteenvormende bacteriën. Niet alleen in gesteente, maar ook in pathologisch weefsel zijn nanobe-achtige structuren gevonden; er bestaat het vermoeden dat nanoben een rol spelen bij calcificatieprocessen in bloedvaten en nieren.
In hoeverre nanoben werkelijk zelfstandig levende organismen zijn, en geen kristallen, of restanten of delen (bijv. flagellen) van bacteriën of grotere organismen, is nog steeds een onderwerp van dispuut.
Hieronder worden elektronenmicroscopie (fesem)beelden gepresenteerd van nanoben afkomstig van een heetwaterbron in grotten gelegen in Badgastein (Oostenrijk). Deze ongepubliceerde beelden behoren tot de wetenschappelijke nalatenschap van onze dierbare collega, dr. Heinen, die in juni 2006 overleden is. Vele jaren heeft Wolfgang samen zijn assistente Anne-Marie Lauwers en elektronenmicroscopist Huub Geurts alle mogelijke vormen van microorgnaismen en kandidaat nanobacteriën (zie ingekleurde structuren in de elektronen microscopie foto's hierboven) bestudeerd in biomatten die zich ontwikkeld hadden op steentjes en op experimentele substraten in het bronwater in de grotten. Op dit ogenblik wordt aan de universiteit van Salzburg onderzoek gedaan naar de relatie tussen de aanwezigheid van DNA materiaal en deze structuren. Ook zijn er plannen om structuur-analyse mbv een elektronenmicroscoop te combineren met elementanalyse om te achterhalen of de waargenomen nano-vormen werkelijk uit organisch materiaal bestaan.
Heetwater bronnen
Heetwaterbronnen zoals die in Badgastein, behoren tot een water-circulatie systeem dat al ongeveer 3000 jaar in stand is. De cyclus begint met het smelten van water uit de nabijgelegen gletsjers. Het smeltwater sijpelt door gleuven en poriën in de rots tot diep onder de grond gelegen bellen en reservoirs. Daar neemt de temperatuur van het grondwater toe door de omgevingswarmte en de relatief hoge radioactiviteit afkomstig van uranium mineralen. Hierdoor komt een opwaartse stroming van heetwater op gang die zich uiteindelijk richting bron een weg baant. Gedurende dit circulatieproces kunnen microorganismen die geherbergd zijn in het gesteente, door capillairen en barsten naar de oppervlakte meegenomen worden.
Heetwater bronnen in Badgastein: monsterplaats en monstername
a Poort naar de Franz-Josef heet-water bron in Badgastein (zoom) b Ingangsbord van de Franz Josef bron (zoom) c De Franz-Josef groeve (zoom) d 15de-eeuws prent van de Bad Gastein thermen (zoom) e Monstername van biofilms in een spleet met uitstromend heet water (zoom) f Gemonsterde kwarts-steentjes (zoom) g Dekglazen voor monstername van microorganismen (zoom)
Eén van de belangrijkste bronnen van het radioactieve heetwater systeem in Badgastein is de "Franz-Joseph-Quelle". Deze bron is te bereiken via een galerij van meer dan 100 m lengte, die horizontaal in het gesteente gegraven is. De hoofdstroom levert zo'n 8000 liters heet water (45,6 °C) per uur op. Dit water bevat hoge concentraties aluminium (Al) en silicium (Si), middelmatige hoeveelheden kalium (K) en ijzer (Fe), maar ook redelijke hoeveelheden magnesium (Mg), fosfor (P), zwavel (S) en verder calcium (Ca), mangaan (Mn) en koper (Cu). Het gesteente bevat ook een variëteit aan uranium (Ur) -afgeleide- mineralen, waaronder radium (Ra-226) en radon (Rn-222). Verscheidene bijbronnen met een veel kleinere doorstroomcapaciteit (54 tot 62 ml/min.) ontspringen uit spleten en gleuven in de rotsopppervlakte naast de hoofdbron. Interactie met het substraat resulteert in verwering, wat gedeeltelijk kan worden vastgesteld door het gehalte aan silica en uranium die van de gekoloniseerde rotsen doorgelekt is te bepalen. In deze bronnen stroomt water uit dat in contact is geweest met de diepgelegen reservoirs in het gesteente en tussenliggende geologische lagen op weg naar de oppervlakte. Opgeloste elementen en ook organismen kunnen zo naar boven zijn meegebracht. Op deze wijze kan het hete water ons zoals een ruimte-sonde iets 'openbaren' over het verborgen onderaardse litho/biorijk.
Monstername voor de FESEM analyse
Voor analyse in de scanning elektronenmicroscoop (FESEM) zijn monsters genomen van bovengenoemde bijbronnetjes, van de nabijliggende ondergedompelde losse kwarts-steentjes (zie foto's gemaakt met de binoculair) en van brokjes steen die uit de rots gehakt waren. Bovendien zijn er talrijke SEM opnamen gemaakt van ronde dekglazen die waren geplaatst in het water dat uit de spleten stroomt. Deze dekglazen werden ingeklemd in een houder, waarbij het gedeelte van het glas dat bedekt bleef als blanko diende, en het andere gedeelte vrijgelaten werd om aangestroomde steentjes en microorganismen die het glasoppervlakte koloniseerden te verzamelen. Dekglazen zijn voor verschillende tijdsduur (dagen, weken of maanden) in het water gehouden om het kolonisatieproces overtijd te kunnen onderzoeken. Als bijkomstige aanwijzing voor de aanwezigheid van -brandbaar!- organisch materiaal werden dezelfde FESEM monsters voor en na een korte behandeling met een vlam vergeleken; de verwachting is dat microorganismen, in tegenstellling tot resistent materiaal zoals steen, door deze behandeling selectief zullen verdwijnen.
Resultaten
Omdat op geen enkele manier voorzien kon worden of organismen van nano-afmetingen mee doen aan alle stadia van opbouw van een microbiële mat, zijn alle mogelijke fasen van de vorming van een bio-film microscopisch onderzocht. Uit deze structurele gegevens kan niet opgemaakt worden met welke type organismen men in de heetwaterbronnen te maken heeft. Wat wel duidelijk uitgekomen is, is dat een grote verscheidenheid van microben en nanoben aanwezig was in zowel vroege als oude stadia van kolonisatie van natuurlijke rotsen en steentjes evenals aangebrachte glaasjes (hieronder geïllustreerd in de figuren 1 tot en met 4. Variaties in vorm en grote van micro- en nanoorganismen zijn met een virtuele vergrootglas te bekijken in figuur 5). Toen de bio-films met zeer hoge vergroting onder de scanning elektronen microscoop werden geïnspecteerd, werden curieuze linten van honingraat-vormige netwerken ontdekt (6):
1 Oppervlakten met vroege stadia van kolonisatie
2 Oppervlakten met bio-film in ontwikkeling
3 Partikeltjes van mineralen omgeven door of ingebed in een dekkende mat
4 Volwassen biofilms vastgehecht aan elkaar en aan de matrix en
Resultaten van het onderzoek naar nanoben in heetwater bronnen
1. "Nanoben" in vroege stadia van kolonisatie
Kolonisatie a. Biomat met o.m. filamenten omzoomd door kogelvormige structuren met scherpe randen (mogelijk anorganisch kristalijn 'excretates').
b. Grote aantallen kogelvormige structuren (20-60 nm diameter) aan de oppervlakte van mineralen, plaatselijk tot korte staven gerangschikt (ingekleurd).
c. Spirillen (60-110 nm diameter) en kleine staafjes (<400nm x <200nm).
2. "Nanoben" in een biofilm in ontwikkeling
Filamenten: Lange maar smalle filamenten (70, 100, 140 nm diameter) en korte staafjes (600-700 x 340 nm) met pili door pijlen aangegeven. Ook cellen van gewoon formaat zijn aanwezig (niet te zien hier)
3. Mineraal-partikeltjes omgeven door een mat
Kralen en kettingen: Kralen (maatstreep = 100 nm !) met een diameter van 40 - 45 nm vormen samen rechte of vertakte rijen die tesamen een grote kluster vormen.
4. Volwassen biofilm
Overzicht van de verscheidenheid: Staven, losse kralen en kralen in rijtjes, filamenten van verschillende diameter, spirillen, netwerken van regelmatig structuren vormen bij elkaar een dichte bio-mat. Applet onder beheer van Zoomify, vergt java software om te werken. Gratis te downloaden bij Sun Microsystems
5. Vorm en afmeting van nanoben in volwassen bio-films
Details van de verscheidenheid : in de bio-film zijn waargenomen bolvormen met een diameter van ong. 700 nm, lange filamenten met diameters variërend van 180 tot 220 nm, staven met afmetingen in het micrometerbereik en ook kleinere structuren (zie voorbeeld hier): 1 Kleine cocci met diameters van 140-200 nm 2 Minuscule spirillen (70 nm diameter) 3 "Ongeïdentificeerde sferische structuur met een "top" (710 nm diameter) 4 Kleine bolletjes (35 nm diameter) 5 Drie cellen die een filament vormen, elk 280x145nm 6 Zeer kleine staven (210x36 nm) 7 Filamenten (180-210 nm diameter) 8 Ultradunne filamenten (60 nm diameter en ong. 4500nm lang 9 Kleine staaf
6. Honingraatvormige netwerken op nanoschaal
Lintvormig honingraat-web: deze bestaat uit kleine kogels, die zich tot ketens en dan segmenten verenigen, en vervolgens combinaties samenstellen in de vorm van tri-, tetra- en hexagonen die uiteindelijk tot de lintvormige structuur leiden. Deze bizarre honingraat-vormige lintstructuur is kennelijk een vaste vertegenwoordiger van de bio-mat gemeenschap, omdat ze vaak waargenomen is in individuele monsters afkomstig van verschillende plaatsen zowel uit de primaire als de secundaire bronnen. Blijkbaar bestaat de lint uit organisch materiaal, omdat het verdwijnt na verbranding. (schaal = 100 nm!). Er zijn slechts weinig voorbeelden bekend van vergelijkbare structuren. Eén ervan is een ongedetermineerd microbieel fossiel genoemd "microcholla" (vanwegen de gelijkenis met het verhout skelet van cholla cacti), die ontdekt is in de nu droge paleo-poelen van Hidden Cave, NM, (Boston et al., 2001; Astrobiol. 1, 25-55). Wetenschappelijk
artikel #2 door Heinen et al. geheel gewijd aan deze structuren.
Schema voor de mogelijke ontstaanswijze van bovengetoonde lintvormig honingraat-web: De basis eenheden van de web zijn kogeltjes met een diameter van ongeveer 30 nm (1), met het vermogen om zich tot strengen en segmenten te verenigen. Zij kunnen van elkaar aanzienlijk verschillen betreffende hun componenten. Afhankelijk welke typen kogeltjes (A, B, C) zich tot rijen verenigen, zullen de resulterende segmenten in eigenschap aanzienlijk verschillen (2). De twee eind bolletjes in een rij van vijf zijn alleen voor een derde geïntegreerd in de eenheid, terwijl de andere twee derde behoren als bestanddeel van de segmeenten die zich aftakken aan beide einden met een hoek van 45 graden (3, 3a, 4). Dit brengt een tussenliggende Y-vormige structuur (5) en een op zijn kop gespiegelde "Y" vorm voort (6), die zich vervolgens verder kan associeren tot hexagonen (6). Deze op hun beurt stellen zich samen in een lijn (7) tot dat de breedte van het web bereikt is (ongeveer 800 - 1000 nm). Het proces kan blijkbaar oneindelijk doorgaan in loodrechte richting, leidend tot het onstaan van de honinraat-structuur van het lint (8).
Artikel 1: "Putative nanobacteria in biofilms from an alpine thermal spring"
Onderstaande zoombare figuren (legenda alleen in het Engels, excuses hiervoor) en discussiepunten zijn geextraheerd uit het wetenschappelijk artikel #1 (pdf formaat; engelstalig) door Wolfgang Heinen († 30 juni 2006), Huub Geurts en Anne-Marie Lauwers, getiteld "Putative nanobacteria in biofilms from an alpine thermal spring".
Figuur 1- SEM van "nanoben" uit de Gasteinbron
"Nanobes" in volwassen microbiele matten en op minder gekoloniseerde oppervlakten (A) A well-developed mat with still recognizable individual members: 1) Cocci, 140-200 nm diameter; 2) Spirillum, 70 nm diameter; 3) unidentified spherical structures with a "top", 710 nm diameter; 4) beads, 35 nm diameter; 5) three cells forming a filament, each 280 x 145 nm; 6) very small rods, 210 x 36 nm; 7) filaments, 180-210 nm diameter; 8) ultra-thin filaments, about 60 nm diameter (these two are about 4.5 micrometer long, others are frequently twice or 3-times as long); 9) rods, 600 x 200 or 360 x 140 nm; 10) "normal" rods, 2.9 x 0.5 and 2.5 x 1.3 microm; (numbers refer to one or two locations only, but all features are present at various sites.) (B) Irregular mineral surface: 1) Dividing cocci, 250 x 220 nm diameter; 2) 4 cocci, 170 nm diameter, and a small rod 140 x 55 nm; 3) three very small cocci (embedded), 85 nm diameter; 4) small rods on mineral surface 225 x 140, 280 x 60 and 170 x 120 nm; 5) two longer rods, each 1.4 x 0.14 microm; 6) unidentified objects. (c) Colonization of a rock surface: Spirillum 60 about 10 nm diameter, and small rods 330 x 90, 240 x 50 and 380 x 190 nm. (The bar in all pictures represents 1.0 micrometer).
Figuur 2- SEM van "nanoben" uit de Gasteinbron
Figuur 3- SEM van "nanoben" uit de Gasteinbron
Short filaments (A) Thin filaments (center) about80 nm diameter, longer filaments 120 nm diameter; thin rods (e.g. left, off-center) 390 x 30 nm, very short rods (arrows left and lower right) 120 x 20 nm; curled rod 120 nm (arrow); spherical objects �1 micrometer diameter; rod 1.0 x 0.5 micrometer at upper left. B) Long filaments (70, 100, 140 nm diameter) and short rods (600-700 x 340 nm) with pili (arrows); spherical object 1.2 micrometer diameter); several "normal-sized" cells.
Nano-sized features at various sites (A) The larger filaments (130 nm diameter) are glued together for a short distance, then part again; thin filament (55 nm diameter) at the center, and directly underneath an even thinner filament (40 nm diameter) ending as a thread of 20 nm diameter; 50 nm filament with knots at the lower end (arrow). (B) 1) Small rods (125 x 75 nm) at upper right and a bit lower left; 2) beads near the center with 25 - 75 nm diameter; 3) two or three rods (about 30 x 80 nm) lined up in a row, and just above a longer rod with a bulbous end (180 x 80 nm, arrow); small rods are also recognizable in the cavity and in the ribbon below. (c) Cocci (150 nm diameter), rods (210 x 150, 230 x 160, 370 x 210 nm), and very thin rods (310 x 50 nm, arrows); many beads on the rock surface.
Figuur 4- SEM van "nanoben" uit de Gasteinbron
Figuur 5- SEM van "nanoben" uit de Gasteinbron
Beads on matrix-covered mats and other surfaces (A) Biomat with embedded Spirillae, rods and filaments: Beads with sharper edges (possibly inorganic crystal-line "excretates") follow the shape of a filament. B) A multitude of beads (20-60 nm diameter) on a mineral surface; locally they seem to align to short rods (white arrows). C) Piles of coccoid forms of various sizes: In the left background beads with a diameter of 280 nm and elongated forms 490 x 560 nm, left of upper arrow 350 nm. The conglomerated small beads (arrows) show variations from 140 to 210 nm. D) Coccoid objects in a developing mat. The smallest with diameters from 220 to 480 nm (1) also appear as "diplococci" or "budding cells" (2), and apparently can either fuse or grow up to elongated forms (3) and spheres with diameters ranging from 750 to 1000 nm. E) Beads with approximately 30 nm diameter forming long "string of pearls", but frequently also curled-up chains (arrows), which often pile up to clusters (arrowhead); bigger-sized spheres are also present (black arrow and the smooth area lower left of the pile). F) Smaller clusters of shorter chains (arrow), with bigger beads in between (arrowhead). Insert: these beads are 40 to 55 nm in diameter and thus smaller than those in (D).
Beads and chains (bar = 100 nm !) (A) Beads of 40 - 45 nm diameter forming normal and branched rows (arrow: Y-shaped chain) which together combine to a huge cluster. (B) This pile of threads and chains (20 - 60 nm diameter) apparently consists also of small beads (small white arrow); at some sites (center and right) a web-like structure seems to reveal; at upper right (arrow) nano-sized rods under a covering layer. (C) Strings with a diameter of about 35 nm, composed of tiny beads (detail from Fig. 4 E). These threads have the same principal build-up as the rows in B and especially A, and they also exhibit the tendency to form huge clusters (compare with Fig. 4 E, F).
Punten van discussie en conclusies uit artikel 1
Ons concept van de verspreiding van de biosfeer is weer aan het veranderen sinds we geleerd hebben dat "bacteriën in gesteente kunnen doordringen". Een heel rijk van onze planeet, die geacht was steriel te zijn, wemelt in feite van leven en vertegenwoordigt een aanzienlijk deel van de zogenaamde "ongeziene meerderheid" aan organismen ("The unseen majority"). Tegenwoordig hebben we tenminste enige notie van "de biosfeer daaronder". We beginnen de consequenties van deze gegevens te begrijpen, waaronder het idee dat organismen met afmetingen in het nanometerbereik (vanaf enkele tientallen nm) vermoedelijk structureel-evolutionaire stappen vertegenwoordigen naar het complexere niveau van de hedensdaagse bacterië-cellen die rond de 1000 nm groot zijn.
Wanneer men de afmetingen van gaten, poriën, spleten en gleuven in ondergronds gesteente beschouwt, wordt het aannemelijk dat de kleinste vormen van leven er zeer gemakkelijk in passen. Eén van de vele overtuigende voorbeelden van dit concept is de waarneming dat geologische gesteentelagen uit het Trias- en Juratijdperk, gelegen 3400 tot 5100 m onder de zeespiegel, alles behalve steriel zijn, maar daarentegen zwaar gekolonizeerd zijn door organismen van nano-grootte. Een andere rede waarom deze nano-schaal vertegenwoordigers van de biosfeer zo goed passen in dit ondergronds milieu is dat ze klaarblijkelijk deelnemen aan allerlei geochemische processen.
De resultaten van dit onderzoek tonen aan dat de heetwaterbronnen van Badgastein bijna alle vormen van organismen in het nanobereik bevatten die ooit door andere onderzoekers zijn aangetroffen. Deze studie laat ook de aanzienlijke hoeveelheid aan nanoben en microben zien in het water van de bronnen en de grote verscheidenheid in vorm en grootte die deze levensvormen kunnen aannemen. Deze waarnemingen geven ook een wenk dat het zoeken naar mogelijk leven in planeten of manen van ons zonnestelsel zich zou horen te concentreren op het verzameleln van ondergrondse monsters in plaats van louter het afkrabben van de oppervlakte.
Artikel 2
Onderstaande figuren (zoombaar, legenda alleen in het Engels) zijn oorspronkelijke opnamen gebruikt in het wetenschappelijk artikel #2 (pdf formaat; engelstalig) door Wolfgang Heinen († 30 juni 2006), Anne-Marie Lauwers en Huub Geurts, getiteld "A honeycombed web from microbial mats of a thermal spring, a conceivable model for the structural evolution of microbial entities via self-assembly of nano-structures?" Algemene informatie over de achtergrond van deze studie die gestaafd is op elektronen microscopische waarnemingen, is te vinden op de eerste webpagina over nanoben.
Honingraatvormige webstructuren
Beweeg de muis over het plaatje om een zoombeeld te zien. Indien de virtuele vergrootglas functie niet meer werkt, kan ze gereactiveerd worden door de webpagina te herladen (verversen of F5 toets).
Javascript: http://valid.tjp.hu/zoom
Figuur 1- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Figuur 2- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Ribbons and long filaments Ribbons of the web-structure as part of the microbial mat community, consisting mainly of long filaments with varying diameters. (A) Four ribbons can be distinguished within a small area (numbered arrows). The width of the ribbons is approximately 0.9 micrometer, their length cannot be defined: One ribbon appears from underneath at the lower edge of (B) and continues up to the rectangular "cross" of two filaments in (A), where it disappears in the mat. In these pictures most of the ribbons seem to follow the contour's of an underlying feature, probably a filament. (In all pictures the bar represents 1 micrometer, if not stated otherwise).
Web-structure integrated into the microbial mat community (A) Edge of a microbial mat attached to a mineral surface. The diameter of the smallest filaments is about 70 nm, the bigger ones of approximately 180 nm. Integrated in the mat is a ribbon starting at the left lower edge and continung horizontally (arrows). The web-structure is hardly recognizable because the meshes are filled with slipped-in material. Except for the middle part, the ribbon again seems to follow an underlying feature. (B) Mat community with clearly distinguishable microbes (rods 1.5 x 0.8 micrometer, cocci 1.1 x 0.7 micrometer, big filaments, spirillae and small filaments (diameter 300, 120 and 60 nm, resp.) and a ribbon (850 nm diameter) with a well-defined web-structure. In this case a "leading feature" underneath is not apparent.
Figuur 3- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Figuur 4- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Webs on the rocks (A) Several ribbons as the only complex structural entity on a mineral surface. (B) The main web in the center (1) is accompanied by a shorter ribbon at the left (2), and an accumulation of at least two webs at the top (3). Where the main ribbon adheres to the rectangular pebble (upper white arrow) the hexagonal structure is disturbed, and at the small pebble at the center (black arrow) three tetragons are discernable (see also Fig. 7 A,B); the structures at the lower part (black arrows) are probably a continuation of the main ribbon. (C) Web on a rugged surface, nestling in clefts and fissures. Although the web is clearly visible, it is again impossible to decide where the structure begins and ends: the "infinite web".
Accumulating webs occupying a large area (A) A multiple layer of ribbons probably entangling an underlying object. From the center to the right the width of the web almost doubles. (B) The web is covering an area with a near spherical feature at the right. (C) Layers of webs at a site with different levels (and therefore locally a bit out of focus). In these pictures individual ribbons are rarely recognizable.
Figuur 5- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Figuur 6- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Hexagonal fine-structure of the web Hexagonal fine-structure of the web: (A) A honey-comb ribbon attached to a crystal surface (goethite); the rim of the fabric consists partly of alternating hexagons and trapezoidal tetragons. (B) A uniformly structured ribbon following the topography of an uneven surface (bar = 0.5 micrometer). (C) A hexagonal web on the smooth surface of a microbial mat. (D) A slightly concave (and therefore apparently smaller) web stretching from lower left to top over a second ribbon. (E) Even at a sharp edge, this ribbon follows the contours of the pebbles. (F) Webs on a quite even rock surface (hematite). Bar in (A) = 100 nm. Bar in (B) = 0.5 micrometer. Bars in (D) to (F)= 1 micrometer
Deviations from the normal-sized hexagonal fine structure Deviations from the normal-sized hexagonal fine structure: Penta-, tetra- and trigons (A) in a partly double layered web on a rough surface and (B) in a ruptured web; in the upper region a few beads are recognizable. (C) The mesh-size of the web-structure (interspace) varies from very wide (at the center and left) to an extremely small width (two arrows). D) Big-sized hexagons at the upper right, somewhat smaller sizes (with penta- or tetragons) at the center left, and "normal-sized" mesh's (lower right). Similar variations are apparent in regions (1) and (3) of Fig. 3b. Obviously the web can be stretched in order to adapt to the aerial topography. (E) The segments forming the hexagonal structures become (from left to lower center, 3 arrows) increasingly inflated and thus initiate a greatly reduced interspace (compare web-width at upper left, white arrow). (F) Inflated web, partly with smaller interspaces, and irregularities in the structure of the segments (the arrows mark deteriorated parts of the structural entity). Bar in (A) = 100 nm, Bar in (B) = 0.5 micrmeter, Bars in (C) to (F) = 1 micrometer
Figuur 7- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Figuur 8- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Variations of the shape of the ribbons Variations of the shape of the ribbons: (A) The ribbon beginning with its normal appearance (lower right) is further up folding over a sharp ridge (arrow 1). After a 90 degree bend it curls on the upslope of a triangular pebble, and even more at the downslope, deflating to a compact strand with a diameter of 150 nm (arrow 2). Further to the left it resumes its normal structure. In the center (arrow 3), a part of the ribbon has totally collapsed; the remnants are partly discernible as a string of beads (arrow 4). (B) Twisting of the web (arrow 1, 2) leads to the formation of clusters (arrow 3), with bead-like components recognizable. The deflating area at left (4) arises from a folded (4a) and a "filled-up" ribbon (arrowhead). Bars = 1 micrometer
Twisting, folding and piling up as huge clusters The ribbon on a smooth mineral surface (A, arrow) begins to fold up after a downward turn on a rougher surface, and curls up to two connected clusters, with remnants of the web-structure visible between these piles (arrowhead). Within the crumpling clusters (B = detail from A) hexagons of various size are recognizable (arrows), but even more pronounced in (C). Short chains and longer loop-forming strings are characteristic for the cluster in (D).
Figuur 9- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Figuur 10- SEM van honingraatvormig webstructuur. Nanoben #2
Bead-like substructures and the formation of loops Bead-like substructures and the formation of loops: (A) The bulk (center, right) consists of small strings (+/- 30 nm diameter) composed of tiny beads (better recognizable as individual rows or chains, arrows 1 = ~150 beads = 4.5 micrometer, 2 = ~84 beads = 2.5 micrometer). The strings show a tendency to form loops, frequently with an interspace close to that of the web-structures (arrows 3, 4, as examples); (B) beads at the upper rim, as part of the segments, within the interspace of a web, and very short strings; right foreground: clusters of nanobacteria (230 x 70 nm); (C) segments of an inflated ("puffed-up") web consisting of individual and lined-up beads (arrows); the beads also appear in the interspace of the ribbon structure.
Schema voor de mogelijke ontstaanswijze van bovengetoonde lintvormig honingraat-web De basis eenheden van de web zijn kogeltjes met een diameter van ongeveer 30 nm (1), met het vermogen om zich tot strengen en segmenten te verenigen. Zij kunnen van elkaar aanzienlijk verschillen betreffende hun componenten. Afhankelijk welke typen kogeltjes (A, B, C) zich tot rijen verenigen, zullen de resulterende segmenten in eigenschap aanzienlijk verschillen (2). De twee eind bolletjes in een rij van vijf zijn alleen voor een derde geïntegreerd in de eenheid, terwijl de andere twee derde behoren als bestanddeel van de segmeenten die zich aftakken aan beide einden met een hoek van 45 graden (3, 3a, 4). Dit brengt een tussenliggende Y-vormige structuur (5) en een op zijn kop gespiegelde "Y" vorm voort (6), die zich vervolgens verder kan associeren tot hexagonen (6). Deze op hun beurt stellen zich samen in een lijn (7) tot dat de breedte van het web bereikt is (ongeveer 800 - 1000 nm). Het proces kan blijkbaar oneindelijk doorgaan in loodrechte richting, leidend tot het onstaan van de honinraat-structuur van het lint (8).
Discussiepunten uit het bovenstaand wetenschappelijk artikel #2:
De "theoretisch minimale afmeting voor een levensvatbare cel" waarin alle noodzakelijke ingrediënten (DNA, enzymen en andere elementen) kunnen worden geherhergd in een omgeving met 20% tot 70% water, bedraagt ongeveer 140 nm in diameter en 1.44 x 10-3 µm3 in volume (Maniloff 1997, Science 276, 1777). De meerderheid van de 'nano-eenheden' gevonden in deze studie zijn van een kleinere afmeting dan deze minimum waarden. De strategische oplossing om het niveau van levensvatbaar organisme te kunnen bereiken zou verwezenlijkt kunnen worden door structurele (sub)eenheden (in dit geval koggeltjes, segmenten en hexagonen) tot een gecoödineerde samenwerkende eenheid samen te voegen - waarschijnlijk een associatie van elementen met verschillende eigenschappen. Is de "oneindige web", een microob samengesteld uit zelf-assemblerende nanoben (of tenminste eenheden van nano-afmetingen), een denkbaar model voor wat we definië als "structurele evolutie"?
&nbps;
Chronologie van vondsten rond calcificerende nano-deeltjes
Colofoon
Wetenschappelijk onderzoek: Wolgang Heinen en Anne Marie Lauwers (Afdeling Microbiologie, Universiteit Nijmegen). Wetenschappelijke samenwerking: Helga Stan-Lotter (Universiteit Salzburg) en medewerkers (Weidler et al.; samenvatting van artikel in Applied and Environmental Microbiology)
Elektronenmicroscopie: Wolgang Heinen, Huub Geurts en Geert-Jan Janssen (Afdeling GI)
Webstructuur en lamascripts: Remco Aalbers
Webpagina's: Liesbeth Pierson
Contact: Email Vergrootglas javascript: http://valid.tjp.hu/zoom
Dankwoord
In zijn manuscript 'Nanobes 1' schreef Wolfgang Heinen: "A.M.L. and W.H want to express their gratitude to all officials at Badgastein, responsible for the attendance and maintenance of the thermal springs, who for years supported our activities at the Franz-Joseph-Quelle, especially Wassermeister Knoll and his coworkers (Wasserwerke). We are also very grateful to Dr. Alexandra Sänger (Dept. of Zoology, University of Salzburg, Austria) in her function as coordinator of the Forschungsinstitut Badgastein/Tauern region and as our guide to Austrian soul and spirit and other essentials. I (W.H.) also want to thank Professor Celestina Mariani, and all members of the Dept. of Experimental Botany, and the Dept. for General Instrumentation, Faculty of Science, University of Nijmegen, for their unwavering perpetual support, infinite patience and kind hospitality."
De laatste jaren is dankzij de ontwikkeling van krachtige microscopische technieken het bestaan van levensvormen met een doorsnede onder de 1 micrometer 
![[Heet water bronnen in Badgastein en monstername][Thermal springs in Badgastein and sampling](/new/images/fesem_nanobes-thermalspringsoverview.jpg)
Beweeg de muis over het plaatje om een zoombeeld te zien. Indien de virtuele vergrootglas functie niet meer werkt, kan ze gereactiveerd worden door de webpagina te herladen (verversen of F5 toets).
