Talrijke eencellige in wereldzeeën leeft van ammonia en zuurstof

Een groep eencelligen die in zeer grote aantallen voorkomt in de wereldzeeën blijkt zich in leven te houden door ammonia (NH3) met hulp van zuurstof om te zetten in nitriet. Dat betekent dat deze zogenoemde koudwaterarchaea (of crenarchaeota) een belangrijke rol spelen in de mondiale stikstofcyclus (Nature, 22 sept).

Wetenschappers ontdekten de koudwaterarchaea pas in 1992 toen DNA-materiaal van deze micro-organismen werd gevonden in de oceaan. Onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee op Texel (Nioz) ontdekten later ook overal op de wereld fragmenten van membranen van deze organismen. Intussen is duidelijk dat de koudwaterarchaea qua aantal een derde vertegenwoordigen van alle bacterie-achtige micro-organismen in de wereldzeeën.

Dat archaea in koud water konden leven kwam als een verrassing, omdat altijd werd gedacht dat dit type bacteriën alleen kon leven onder extreme omstandigheden. Archaea die in het laboratorium werden gekweekt overleefden bij hoge temperatuur en gebruikten energie die is opgeslagen in de chemische bindingen van waterstofsulfide, om koolstof uit koolstofdioxide vast te leggen. In de natuur is H2S als energiebron te vinden bij hydrothermale schoorstenen langs oceanische ruggen.

De koudwaterarchaea bleken niet alleen te kunnen overleven in koud water, maar ook in het donker (en doen dus niet aan fotosynthese). Toch zijn ze net als planten autotroof (ze hebben net als planten geen materiaal van andere organismen nodig om zich te voeden).

Waar de koudwaterarchaea dan wel hun energie vandaan halen was het raadsel dat nu in deze Naturepublicatie is opgelost door David Stahl van de universiteit van Washington in Seattle. De koudwaterarchaea gebruiken zuurstof om ammonia om te zetten in nitriet, een vorm van metabolisme (nitrificatie) die al wel bekend was van de bodembacterie nitrosomonas.

Nitrosomonas en andere nitrificerende bacteriën zijn belangrijk voor de stikstofkringloop. Die cyclus is cruciaal voor het leven op aarde; stikstof is een bestanddeel van DNA en eiwitten. Hoewel lucht voor 78 procent bestaat uit stikstof kan de beschikbaarheid ervan een beperkende factor zijn voor de groei van planten of algen, omdat die het element in gasvorm (N2) niet direct op kunnen nemen. Daarvoor hebben zij (bodem)bacteriën nodig. Omdat verwanten van de koudwaterminnende archaea in de bodem leven veronderstellen de onderzoekers dat nitrificatie door deze bacteriën ook van belang kan zijn voor de stikstofcyclus op het land.

    • Michiel van Nieuwstadt