De ambitieuze zoektocht naar 100.000 onbekende soorten in de zee

Een oranje robot duikt in de ijskoude zee tussen Spitsbergen en Groenland. Het diepste punt in deze arctische wateren is meer dan vijf kilometer diep. Wat daar leeft is één groot mysterie. De mariene wereld aan de Noordpool is amper verkend. Maar de klok tikt. Het klimaat warmt hier in sneltempo op, vier keer sneller dan elders op de planeet. Noorwegen gaf in januari zijn zegen om hier aan diepzeemijnbouw te doen. Wie de impact daarvan goed wil inschatten, moet het ecosysteem daar beneden begrijpen.

De robot detecteert pluimen van methaanbellen die opstijgen vanaf de zeebodem. Een sonar traceert die bellen - die hier voor een extreme leefomgeving zorgen - tot honderden meters onder het oppervlak. Hier leven bacteriën met de opmerkelijke eigenschap dat ze koolwaterstof omzetten in organisch materiaal. Er zijn kleine schaaldiertjes en grote buiswormen. Diertjes die inspiratie bieden voor biomaterialen voor medische implantaten, om waterstofproductie efficiënter te maken of om industriële vervuiling op te ruimen.

Met hogeresolutiebeelden wordt alles gefilmd. Op aansturen van een team wetenschappers op een schip aan de oppervlakte plukken grijparmen en zuigtubes stalen uit de omgeving. Deze robot maakt deel uit van een wekenlange expeditie van de Ocean Census, het grootste project ooit om het nog onbekende leven in zee in kaart te brengen. Vorig jaar op gang getrokken door de Japanse stichting Nippon Foundation moet een internationaal consortium in tien jaar tijd overal ter wereld 100.000 nieuwe soorten ontdekken. Een plan waaraan een geschat prijskaartje van 1 miljard dollar hangt. Prijzig, maar een onderzoeksschip op zee kost dan ook al snel '25.000 à 87.500 dollar per dag, exclusief brandstofkosten.'

Jiujitsu bij inktvissen

De ambitie van Ocean Census is niet min, blijkt wanneer marien biologe Leen Vandepitte haar laptop openklapt. We zitten in een vergaderzaaltje van het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ). Weinigen weten het, maar hier in Oostende wordt de wereldwijde encyclopedie van de oceaan bijgehouden: het World Register of Marine Species, kortweg WoRMS. Alle nieuwe soorten die de Ocean Census ontdekt, moeten uiteindelijk in dit register terechtkomen. Vandepitte is de coördinator.

Vandaag staat de teller van WoRMS op 246.349 soorten, leest Vandepitte af van haar scherm. 'Maar morgen is dat weer anders. We hebben het eens berekend: elke drie minuten wordt wel iets aangepast of aangevuld.' Uit de lijst van fascinerende nieuwe ontdekkingen uit 2023: een vleesetende diepzeespons, een kleine inktvis die jiujitsu-gevechtshoudingen aanneemt en een doorzichtige kwal met een felrood kruis midden in zijn lijf.

Nog elke dag wordt ergens ter wereld wel iets nieuws gespot in zee. De wetenschap is het erover eens dat we maar een fractie van het mariene leven kennen. Er zijn simpelweg nog heel veel plekken waar we nooit geweest zijn: amper een vijfde van de oceanen is verkend. En terwijl de zee een veel grotere habitat is dan het land - driekwart van onze planeet wordt bedekt door water - zijn tien keer meer soorten beschreven op land. 'De meest gangbare schatting is dat er alles samen zo'n 1 à 2 miljoen mariene soorten zijn', zegt Vandepitte.

Het potentieel voor de 100.000 soorten waarop de Ocean Census mikt, is er dus. Al wordt het lang niet simpel om de doelstelling te halen. 'Nieuwe soorten ontdekken, beschrijven en catalogeren is een traag proces', zegt Vandepitte. Sinds de oceaanwetenschap in de 19de eeuw ontstond, is het tempo van ontdekkingen al bij al maar licht gestegen. 'We zitten nu aan zo'n 2.000 nieuwe soorten per jaar.'

Baanbrekende technologie

Er zijn veel uitdagingen. Het begint eerst en vooral met het vinden van nieuwe soorten. Vaak is daar geluk mee gemoeid. Vandepitte vertelt het verhaal van een Japanse amateurfotograaf die eens een foto tweette van kleine mijten die hij op de kade in de haven zag kruipen. Het beeld werd toevallig opgepikt door een wetenschapper die mijten bestudeert. Hij contacteerde de fotograaf, die voor hem de mijten ging verzamelen voor onderzoek. Het bleek om een onbeschreven soort te gaan. 'Het diertje kreeg uiteindelijk de naam 'Ameronothrus twitter'', lacht ze.

Gerichte campagnes leveren meer op, maar lang niet zoveel. Bij het vorige grote, internationale project (Census of Marine Life), dat van 2000 tot 2010 liep, waren meer dan 500 expedities nodig om alles samen 6.000 potentieel nieuwe soorten te ontdekken. Daarvan was in 2010 amper een kwart officieel beschreven.

Het brengt ons bij een andere uitdaging: elke nieuwe ontdekking moet exact gedocumenteerd, vergeleken en geïndexeerd worden. Dat is een tijdrovend proces en het aantal beschikbare taxonomen is beperkt. Een Franse wetenschapper berekende vorig jaar dat het gemiddeld 13,5 jaar duurt voor een nieuw ontdekt organisme het tot in de WoRMS-catalogus schopt. 'In het huidige tempo zal het honderden jaren duren om al het leven in zee te beschrijven', concludeerde hij.

Toch gelooft de Ocean Census dat het kan. Het project rekent daarvoor op nieuwe, baanbrekende technologie. De autonome robot die werd ingezet in de arctische zee raakt vandaag waar geen duiker kan komen. Speciale camera's - die de lichtgolven gebruiken waarmee een stoplichtdraakvis zijn omgeving waarneemt - kunnen in de pikzwarte diepte leven zien dat wegschiet zodra je een onderwaterspot met klassiek wit licht aanknipt. En nieuwe onderwaterlasers kunnen kwallen direct scannen onder water, zodat ze niet meer aan land moeten worden gebracht.

'In oktober organiseren we in Noorwegen een workshop van drie weken om de duizenden stalen van de arctische expeditie te analyseren en genetisch onderzoek te doen', zegt Jack Hogan, woordvoerder van de Ocean Census. 'In een paar maanden willen we dus al tot een resultaat komen. Natuurlijk is er nog altijd een manueel proces: je moet in een labo naar de stalen kijken. Maar er zijn wel nieuwe mogelijkheden om het werk te versnellen. Denk aan digitale onderwaterbeelden in hoge resolutie, artificiële intelligentie en het sequencen of in kaart brengen van het DNA dat zeedieren in het water hebben achtergelaten. Met cybertaxonomie, een techniek die vorig jaar door een team van wetenschappers werd ontwikkeld, willen we een digitale kloon maken van elk organisme.'

Inspiratie voor stofzuigers

'We komen van ver', knikt Vandepitte. 'In de Victoriaanse tijd (in de 19de eeuw, red.) trokken ze er met houten schepen opuit. Wat hun netten konden opvissen, dat was het. De hightech brengt nieuwe dingen binnen handbereik.' Over de torenhoge ambities van Ocean Census is ze optimistisch, al blijft ze voorzichtig. 'De bottleneck van het gebrek aan taxonomen verdwijnt niet.'

De aandacht die het megaproject oplevert, is alleszins welkom. 'Er ligt nog zoveel op de schappen. Er valt nog zoveel te ontdekken. Alles wat helpt om meer tijd en geld vrij te maken voor bijkomend onderzoek is welkom. Bij de zee hebben we soms het gevoel: onbekend maakt onbemind.'

Een gemiste kans, gelooft ze. Zeker gezien het immense potentieel voor onderzoek en innovatie. De oceaan speelt een cruciale rol voor het klimaat. Beter begrijpen welk ecosysteem daarachter zit, moet nieuwe inzichten brengen. De Braziliaanse oliegigant Petrobras gebruikt de database van WoRMS voor uitgebreide milieumonitoring rond zijn boorplatformen. De chemiegigant BASF doet een beroep op het register voor patentaanvragen.

Ook de plannen om via diepzeemijnbouw mangaanknollen van de zeebodem te plukken, vragen om een betere kennis van wat op die bodem leeft. 'Nu hebben we daar amper zicht op', zegt Vandepitte. 'We hebben vorig jaar van de Internationale Zeebodemautoriteit (ISA) wel middelen gekregen om tenminste al wat basisonderzoek te doen. Als we de biodiversiteit in die gebieden niet kennen, hoe weten we dan wat de impact is?'

De zee in kaart brengen heeft nog andere voordelen. Spieken bij de biologische trucjes die zeedieren gebruiken, kan tot doorbraken leiden in landbouw, materiaaltechnologie en farma. 'Al 13 medicijnen op basis van mariene organismen zijn goedgekeurd voor kanker, zenuwpijn, hiv of antivirale middelen', leggen de wetenschappers achter de Ocean Census uit. 'Nog eens 24 medicijnen zijn in de fase van klinische proeven, en 250 andere worden getest.' Een recent ontdekte Caribische mariene worm, 20 centimeter lang en met spectaculair felle kleuren, produceert gifstoffen die nu onderzocht worden voor een mogelijke behandeling van ziektes zoals alzheimer en schizofrenie.

'Zoveel van wat we kunnen is gebaseerd op het zeeleven', zegt Vandepitte. Bepaalde duikpakken bootsen de huid van een haai na. Chirurgen kunnen tijdens operaties dun en delicaat weefsel hanteren met een techniek die gebaseerd is op octopustentakels. De manier waarop mantaroggen planktonrijk water filteren voor voedsel en daarbij verstopping voorkomen, bood dan weer inspiratie voor industriële filters en stofzuigers.

Maar nog los van al die toepassingen draait het ook om pure verwondering, vindt ze. 'Een zoontje van een vriendin kwam eens trots zijn favoriete Pokémonkaarten tonen. Ik zei: besef je dat die allemaal gebaseerd zijn op wezens die effectief in de zee leven?'

Harry Potter en corona

De catalogus van WoRMS is een schatkist voor de meest fascinerende vondsten. Taxonomen leven zich uit als ze een nieuwe ontdekking een naam moeten geven. Zo noemde een onderzoeker een paars visje, gevonden voor de kust van Afrika, naar de mythische plek Wakanda, thuisstad van Marvels superheld Black Panther. Er zijn diertjes genoemd naar Star Wars-figuren, naar personages uit Harry Potter, naar de omstandigheden waarin wetenschappers moesten werken: een garnaal die ontdekt werd tijdens de coronapandemie kreeg in zijn naam 'karantina' mee. De langste naam in het register is die van het mosselkreeftje Paradoxostoma promunturiumphysicicotum.

Er zijn wormen met een vertakt lichaam ('één hoofd, meerdere konten'), diepzeesponzen die eruitzien als het hoofd van een alien, en microscopisch kleine, vierpotige beerdiertjes die extreme omstandigheden kunnen overleven: van temperaturen van honderden graden tot diep onder het vriespunt, en van hoge druk tot uithongering en uitdroging.

'Die rijkdom tonen is al fantastisch', zegt Vandepitte. 'De Census of Marine Life is daar jaren geleden in geslaagd. Ze vonden toen diep in de zee een witte behaarde krab, die de bijnaam yeti crab kreeg. Die beelden zijn de wereld rondgegaan. Het zou mooi zijn als zoiets opnieuw zou kunnen. Ik weet dat ik al lang met pensioen zal zijn voor we alles ontdekt hebben wat in zee leeft. Een mens zou daar moedeloos van kunnen worden. Maar dankzij die verwondering blijft vooral het enthousiasme.'