Een verkeerde mossel

Soms zijn schelpdieren (zoals mosselen) besmet met een gif. Als je ze opeet wordt je ziek. Microscopisch kleine organismen blijken hiervoor verantwoordelijk te zijn. Maar waarom komt besmetting van schelpdieren op bepaalde plekken voor en op andere niet? De mens zelf speelt hierbij een rol, maar ook het klimaat is van invloed.

door

Het is september, volop mosselseizoen. Uit het mosselpannetje of gebakken. Heerlijk. Maar dan, een half uur na het eten komt het: je begint te zweten, wordt misselijk en moet overgeven. Drie dagen lang voel je je ontzettend beroerd – dat was dus een ‘verkeerde’ mossel.

Vergiftiging

Door die verkeerde mossel ben je besmet met Diarrheic Shellfish Poisoning (DSP), letterlijk ‘diarree-veroorzakende schelpdiervergiftiging’. Vervelend, maar behalve dat je misschien nooit weer mosselen wilt eten is er geen blijvende schade. In Nederland is er zo eens in de vier jaar een uitbraak van DSP, die wordt dan veroorzaakt door Dinophysis acuminata, een ééncellige die behoort tot de dinoflagellaten (zie afbeelding 1).

Afb. 1. Voorbeelden van dinoflagellaten: Dinophysis acuta (links van het midden), D. norvegica (rechts van het midden) en Ceratium furca (linksboven en rechts). bron: http://www.redtide.whoi.edu/hab/rtphotos/rtphotos.html

Andere soorten dinoflagellaten veroorzaken soms de veel gevaarlijker Paralitic Shellfish Poisoning (PSP) – ‘verlammende schelpdiervergiftiging’. In heel zware gevallen kan deze vergiftiging dodelijk zijn doordat de ademhalingsspieren worden verlamd. PSP komt niet in Nederland voor, maar treedt wel vrij regelmatig op in andere delen van Europa zoals Frankrijk, de Britse Eilanden en landen rond de Middellandse Zee.

Dinoflagellaten

Dinoflagellaten zijn eencellige Protisten. Het rijk van de Protista wordt gevormd door allerlei verschillende ééncellige, kolonievormende en meercellige Eukaryoten, die niet de kenmerken hebben van planten, dieren of schimmels. Andere voorbeelden van Protisten zijn zeewieren, kiezelwieren en amoeben. Dinoflagellaten zijn microscopisch klein: zo tussen de 0,02 en 0,2 mm. Ze danken hun naam aan de zweepharen ( flagella) waarmee ze door het water wervelen ( dino – Grieks niet te verwarren met deinos van de dinosauriërs, wat verschrikkelijk betekent). De meeste (90%) maken deel uit van het plankton van zeeën en oceanen, andere komen voor in zoet water. Veel dinoflagellaten zijn autotroof: zij voorzien in hun eigen energiebehoefte door middel van fotosynthese. Andere dinoflagellaten eten ander plankton of leven als parasiet op bijvoorbeeld vissen. Sommige autotrofe dinoflagellaten leven in mutualistische symbiose met koralen; de één zorgt voor de ondergrond, de ander voor de energie. Misschien heb je op een mooie zomeravond de zee wel eens zien oplichten – een soort fosforescerend groen licht in de branding; dat komt ook door dinoflagellaten.

Afb. 2. Bloei van Noctiluca kleurt het water rood in Californië. bron: http://www.redtide.whoi.edu/hab/rtphotos/rtphotos.html

Het meest dramatische effect dat dinoflagellaten op hun omgeving kunnen hebben is een grootschalige ‘bloei’ van soorten die langs kusten voorkomen gedurende de warme zomermaanden. Deze soorten planten zich dan razendsnel voort en door hun grote aantallen (tot zo’n 100.000 cellen per liter zeewater) kleuren ze de zee bruin of rood (zie afbeelding 2).
Een deel van de dinoflagellaten maken cysten. Dat zijn soort overlevingscapsules die ze maken na geslachtelijke voortplanting, maar soms ook als de omstandigheden ongunstig zijn (zie afbeelding 3). De cysten liggen dan als een soort zaadjes op de bodem te wachten tot de situatie verbetert. Zelfs na vele jaren kunnen er nog zwemmende dinoflagellaten uit komen!

Afb. 3. Cystvorming bij Quinquecuspis leonis; de cyst wordt binnenin de wand van het zwemmende stadium gevormd. bron: GEUS website

Sommige dinoflagellaten maken een zenuwgif dat vissen doodt door hun spieren te verlammen (zie afbeelding 4) en dat 100.000 maal sterker is dan cocaïne. Andere giftige dinoflagellaten worden soms door mosselen uit het water gefilterd. De mosselen worden zelf meestal niet ziek, maar het gif wordt in het mosselweefsel geconcentreerd. Als giftige dinoflagellaten ergens in grote hoeveelheden voorkomen wordt dat een harmful algal bloom(‘schadelijke algenbloei’) genoemd.

Afb. 4. ‘Red Tide’ van Gymnodinium breve met dode vissen in Florida. bron: http://www.redtide.whoi.edu/hab/rtphotos/rtphotos.html

De eerste geschreven bron (1000 jaar na Chr.) waarin vermoedelijk wordt gesproken over ‘schadelijke algenbloei’ is de bijbel: “… In een oogwenk veranderde het water in bloed! De vissen in de rivier stierven en verspreidden een vreselijke stank. De Egyptenaren konden het water uit de rivier niet meer drinken” (Exodus 7:20-21). In dit geval was er waarschijnlijk zo’n sterke bloei van niet-giftige algen dat er zuurstofgebrek ontstond in het water, waardoor alle dieren in het water stierven.

De hele wereld

‘Schadelijke algenbloei’ is een natuurlijk fenomeen. Maar uitbarstingen ervan komen steeds vaker en in steeds meer gebieden voor (zie afbeelding 5).

Afb. 5. Bekende wereldwijde voorkomens van verlammende schelpdiervergiftiging (PSP) in 1970 en 1990. bron: Hallegraeff, 1993

Eén van de soorten dinoflagellaten die PSP veroorzaken is Gymnodinium catenatum (zie afbeelding 6 en 7). In Europa is G. catenatum voor het eerst gevonden in 1976 langs de noordwestkust van Spanje. In de jaren daarna werd deze soort steeds op nieuwe plaatsen gevonden: langs de kust van Portugal, zuid Spanje en zo steeds verder de Middellandse Zee tot bij het Suezkanaal.

Afb. 6. Een cyst van Gymnodinium catenatum met twee oranjerode pigmentklompjes (pijltjes) en celkern (N) (x 200) bron: http://www.niwa.cri.nz/pubs/bu/02/blooms.htm

Afb. 7. Een levende keten van acht cellen van Gymnodinium catenatum gezien door een lichtmicroscoop (x 200) bron: http://www.niwa.cri.nz/pubs/bu/02/blooms.htm

Waar de eerste schadelijke dinoflagellaten in Spanje vandaan kwamen is niet echt duidelijk. Het zou kunnen dat ze zijn meegelift op visserschepen die vanuit Argentinië kwamen. Maar ze kunnen ook voor de kust van Marocco vandaan zijn gekomen. Daar waren sinds de jaren 70 van de vorige eeuw al regelmatig uitbraken van PSP, alhoewel G. catenatum zelf daar pas later (1982) werd gevonden. De wereldwijde uitbreiding van gevallen van ‘schadelijke algenbloei’ kan op een aantal manieren worden verklaard. Een eerste mogelijkheid is dat er gewoon meer onderzoek wordt gedaan en er daardoor dus meer schadelijke dinoflagellaten worden gevonden. Ten tweede is er steeds meer schelpdierteelt in kuststreken overal ter wereld. Visserijdeskundigen hebben berekend dat er binnen 10 tot 20 jaar evenveel vis en schelpdieren uit kwekerijen als uit het wild zullen worden gehaald voor consumptie. In de kwekerijen wordt de kwaliteit van de dieren natuurlijk scherp in de gaten gehouden, dus vindt men allerlei giftige algensoorten die eerder onopgemerkt bleven. Verder kan ‘schadelijke algenbloei’ alleen plaatsvinden als er voldoende voedingsstoffen zijn. In de laatste tientallen jaren is de aanvoer daarvan flink uitgebreid door eutrofiëring (vermesting) van rivierwater. Dit zou ook kunnen hebben gezorgd voor meer algenbloei. De cysten van dinoflagellaten kunnen overleven in zand en slib op de bodem van ballasttanks in schepen. Bij het leegpompen op de plaats van bestemming kunnen ze een nieuw gebied besmetten. Hetzelfde geldt bij het verplaatsen van schelpdieren. Al deze verklaringen hebben te maken met de mens die invloed uitoefent op zijn omgeving.

Klimaatverandering

Toch kunnen ook natuurlijke veranderingen zorgen voor een toename van giftige dinoflagellaten. Gymnodinium catenatum (zie afbeelding 7) komt op het moment niet voor in het Kattegat-Skagerrak gebied in zuid Scandinavië. Maar Dale heeft met zijn collega’s massa’s cysten van deze soort gevonden op de zeebodem, begraven onder een laag zand en slib van bijna een meter dik. Met behulp van radioactief-koolstof dateringen zijn ze erachter gekomen dat de bloei van deze soort samenviel met een relatief warme periode tijdens de Middeleeuwen (ca. 1000-1300 na Christus). Deze onderzoekers denken dat de algenbloei werd veroorzaakt door de warme omstandigheden, die ervoor zorgen dat giftige dinoflagellaten op meer plaatsen kunnen overleven.

Nog (?) niet in Nederland

We weten niet waarom er in de Nederlandse kustwateren geen algenbloei plaatsvindt van dinoflagellaten die PSP veroorzaken. De schadelijke dinoflagellaten kunnen in principe wel groeien onder de heersende milieu-omstandigheden. De Nederlandse overheid doet er alles aan om een uitbraak van PSP te voorkomen, onder andere door alleen schelpdieren uit de Duitse en Deense delen van de Waddenzee te laten importeren voor de kweek in de Nederlandse kustwateren. Dat is een geruststellende gedachte, maar als het klimaat warmer wordt zal het steeds moeilijker worden om PSP buiten de Nederlandse wateren te houden.

Bronnen:

Dale B, Nordberg K. 1993. Possible environmental factors regulating prehistoric “blooms” of the toxic dinoflagellate Gymnodinium catenatum in the Kattegat-Skagerrak region of Scandinavia. In Toxic Phytoplankton Blooms in the Sea, Smayda TJ, Shimizu Y (eds). Elsevier, Amsterdam; 53-57.
Dale B, Madsen A, Nordberg K, Thorsen TA. 1993. Evidence for prehistoric and historic ‘blooms’ of the toxic dinoflagellate Gymnodinium catenatum in the Kattegat-Skagerrak region of Scandinavia. In Toxic Phytoplankton Blooms in the Sea, Smayda TJ, Shimizu Y (eds). Elsevier, Amsterdam; 47-52.
Dijkema R. 1992. The risk of provoking toxic dinoflagellate blooms in the Dutch coastal waters trough immersion of imported bivalves, originating from red tide areas. International Council for the Exploration of the Sea; K:48. Ref. Marine Environmental Quality Committee.
Gómez F, Claustre H. 2001. Spreading of Gymnodinium catenatum Graham in the western Mediterranean Sea. Harmful Algae New 22: 1-3.
Hallegraeff GM. 1993. A review of harmful algal blooms and their apparent global increase. Phycologia 32(2): 79-99.