Biologen ontrafelen het genoom van de anammoxbacterie

De eerste zogeheten anammoxbacterie, het micro-organisme dat ammonium en nitriet onder zuurstofloze omstandigheden kan omzetten in stikstofgas, is genetisch ontsleuteld. Een internationaal wetenschappelijk team waaronder ook Nederlandse groepen uit Nijmegen en Delft heeft ruim 98 procent van het genoom van de anammox-bacterie Kuenenia stuttgartiensis opgehelderd (Nature, 6 april).

Reactorvat in het laboratorium van de Radboud Universiteit Nijmegen waarin de anammoxbacterie ‘Kuenenia’ wordt gekweekt. Foto marc strous, ru strous, marc

Anammox-bacteriën staan in de belangstelling na de ontdekking dat deze micro-organismen meer dan de helft van de stiksofcyclus op aarde voor hun rekening nemen.

Het genoom van de bacterie blijkt maar liefst 4,2 miljoen basenparen te tellen, relatief veel voor een bacterie. Het was een heel gepuzzel om het genoom bij elkaar te krijgen, want het is nog niet gelukt de bacterie in een pure cultuur te kweken. Daardoor moesten de onderzoekers de genoominformatie noodgedwongen uit een mengsel van DNA van verschillende bacteriën proberen te vissen. Met de beproefde shotgun-methode knipten zij het DNA in stukken, waarna deze met hulp van de computer aan elkaar werden gelegd. Uitgaande van slechts een stukje soortspecifiek ribosomaal RNA slaagden de onderzoekers erin de puzzel nagenoeg compleet te krijgen.

Uit de genoominformatie blijkt dat er meer dan 200 genen betrokken zijn bij de bijzondere stofwisseling van de anammoxbacterie. Dat is veel meer dan bij andere bacteriën. De stofwisseling van Kuenenia blijkt dan ook verrassend flexibel. De bacterie kan niet alleen leven van de omzetting van ammonium, maar kan ook overschakelen op azijnzuur, mierezuur of glucose als brandstof. Stamboomanalyse toont aan dat anammox-bacteriën verwant zijn aanChlamydia, intracellulaire bacteriën die bekend zijn als seksueel overdraagbare aandoening. Tot nu toe zijn drie geslachten anammoxbacteriën geïdentificeerd. Behalve Kuenenia zijn dat Brocadia en Scalindua. De laatste komt uit de Zwarte Zee; Brocadia en Kuenenia zijn gëïsoleerd uit afvalwaterzuiveringsinstallaties. Evolutionair gezien liggen de drie bacteriegeslachten ver uit elkaar, maar ze hebben gemeen dat zij de bijzondere anammox-reactie kunnen uitvoeren. Sander Voormolen

    • Sander Voormolen