Zeebodembacterie gebruikt nitraat als elektronenacceptor

In de Stille Oceaan, voor de kust van Peru en Chili, leven wonderbaarlijke bacteriekolonies in dichte matten op de zeebodem. Ze komen voor over een gebied van zo'n 3000 kilometer langs de kust in zulke grote hompen, dat de netten van lokale vissers helemaal verstopt raken. Het spul wordt estopa genoemd (Spaans voor ongesponnen schapewol). De bacterie, van het geslacht Thioploca, werd in de jaren zeventig ontdekt en leeft op 40 tot 280 meter diepte. Hoe hij daar 'aan de kost' komt was voor biologen lange tijd een raadsel. Uit het onderzoek van Henrik Fossing van het Max Planck Instituut voor Marine Microbiologie in Bremen (Nature, 20 april) blijkt dat de soort over een zelfs voor bacteriën nogal ongebruikelijke stofwisseling beschikt. Daarmee ziet hij kans om op de schemerige zeebodem, in het zuurstofarme, maar voedselrijke bodemslib, te overleven.

Viervijfde van de inhoud van iedere bacteriecel bestaat uit een enorme holte, de vacuole, waarin zich nitraat ophoopt tot een concentratie die vergelijkbaar is met die van zout in zeewater. Het nitraat wordt gebruikt om zwavelwaterstof (HS) te oxideren tot sulfaat (SO-). Vervolgens oxideert dit sulfaat organische koolstof (C) tot kooldioxide (CO). Hieraan ontleent de bacterie zijn energie.

Het nitraat uit de vacuole wordt door lange draden, die wel vijf tot tien centimeter diep in het bodemsediment dringen, naar beneden vervoerd en daar in contact gebracht met het daar aanwezige zwavelwaterstof, dat meestal wat dieper zit. Zo ontstaat een verband tussen de stikstofkringloop en de zwavelkringloop in het bodemsediment.

Frappant is, dat deze bacteriën zo overvloedig aanwezig zijn en hun werk zo efficiënt doen, dat ze daarmee wel eens een flink deel van de denitrificatie (het omzetten van nitraatverbindingen in gewone luchtstikstof, N) in het Zuidamerikaanse kustgebied voor hun rekening zouden kunnen nemen. Het bewuste kustgebied heeft een primaire produktie die tot de hoogste ter wereld behoort en de snelle mineralisatie van de vele geproduceerde koolstofverbindingen maakt de zeebodem tamelijk zuurstofarm. De 'schapewolbacterie' heeft zich op unieke wijze aan deze leefomstandigheden weten aan te passen.