Plant en schimmel dwingen elkaar tot eerlijke handel

Onder de grond zijn planten en schimmels op elkaar aangewezen. Ze ruilen onderling voedingsstoffen, maar hoe wordt voorkomen dat ze misbruik van elkaars goedheid maken? In een Science-publicatie beschrijft Toby Kiers het mechanisme dat de partners dwingt eerlijk handel te drijven, ook wanneer het voedselaanbod verandert. Om het onderste uit de kan te halen, blijken planten en schimmels er een soort marktwerking op na te houden met fosfor en koolhydraten als ruilmiddelen. Het onderzoek is gefinancierd door NWO.

De ondergrondse symbiose tussen planten en schimmels is een van de oudste en belangrijkste ecologische interacties op aarde. Tegenwoordig heeft meer dan tachtig procent van alle planten een ondergrondse relatie met mycorrhiza-schimmels. Planten leveren via fotosynthese koolhydraten aan de schimmel, en de schimmel levert voedingsstoffen zoals fosfor aan de plantenwortels.

Dr. Toby Kiers (sectie dierecologie van de Vrije Universiteit Amsterdam) onderzocht in een experiment wat er gebeurt wanneer je het evenwicht verstoort door het voedselaanbod te veranderen. Zo kon ze nagaan of het aangaan van samenwerking afhankelijk is van het aanbod van elke partner. Kunnen planten en schimmels een goede afweging maken en de voorkeur geven aan specifieke partners? Kiers onderzocht deze vraag omdat er wereldwijd meer voedingsstoffen beschikbaar komen door de toename van landbouwgronden. De cruciale vraag is of de samenwerking tussen plant en schimmel zo’n ingrijpende verandering kan overleven.

Fosfor en koolhydraten ruilen
In haar experiment dwong Kiers schimmels en planten veel of weinig voedingstoffen aan elkaar te geven. Wat bleek? De planten gaven de meeste koolhydraten aan de schimmels die daar de meeste voedingsstoffen tegenoverstelden; planten konden inderdaad onderscheiden welke schimmels de beste partner vormden. Maar Kiers draaide het experiment ook om en keek naar de reactie van de schimmel. Tot haar verbazing ging de schimmel meer fosfor leveren aan plantenwortels die meer koolhydraten afstonden. De schimmel staat meestal met meerdere planten in contact dus kan ook hij kiezen voor de plant met de beste tegenprestatie.

Marktplaats
Kiers trof een relatie aan tussen plant en schimmel die ze vergelijkt met een marktplaats: in de handel zorgen vraag en aanbod voor een evenwicht, zodat door concurrentie een eerlijke prijs ontstaat. Plant en schimmel zorgen er op dezelfde manier voor dat ze niet te veel betalen. Ze dwingen elkaar op die manier eerlijke handel te drijven. Dit zorgt voor een stabiele situatie en is een mogelijke verklaring voor het voortbestaan van deze oeroude evolutionaire samenwerking. Deze symbiose bestond al toen 470 miljoen jaar geleden de eerste planten aan land gingen.

‘Bij dieren hebben we al vaker voorbeelden gezien van dit soort eerlijke handel, bijvoorbeeld bij apen en poetsvissen, maar het bestaan van een marktwerking waar beide partners onderhandelen is compleet onverwacht in de samenwerking tussen planten en schimmels; niemand had gedacht dat schimmels zo gewiekst konden zijn.’

Toch is hiermee nog niet het gehele mechanisme ontrafeld. Soms blijft een plant koolhydraten leveren aan een schimmel die geen fosfor levert. En er zijn planten die geen koolhydraten leveren maar toch fosfor ontvangen van de schimmel. De markt tussen plant en schimmel heeft kennelijk nog meer voordelen.

Toby Kiers deed haar onderzoek op basis van twee subsidies van NWO: een persoonsgerichte Vidi en een Meervoud, het programma dat de doorstroom van vrouwelijke onderzoekers bevordert naar UD en UHD-posities.