Onmogelijke bacteriën in Twente

Een zoetwaterbacterie die zonder zuurstof methaan afbreekt? Kan niet, dachten velen. Tot in de modder van het Twentekanaal een microbiologisch duo opdook dat het wél lukt.

Kweekvat in het lab. Foto RU

Er zitten 'onmogelijke' micro-organismen in de modder van het Twentekanaal. Microbiologen van de Radboud Universiteit in Nijmegen hebben ze ontdekt bij Lochem. Een duo van een bacterie en een archeon blijkt in staat om onder zuurstofloze omstandigheden methaan en nitriet af te breken. 'Tot nu toe dachten veel microbiologen dat dit niet mogelijk was, vooral omdat dit soort bacteriën nooit gevonden werden', zegt Marc Strous, leider van het onderzoek. De vondst staat vandaag in het Britse wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Strous beredeneerde op theoretische gronden dat de bacterie toch moest bestaan en ging op zoek. Na diverse vruchteloze pogingen ging hij op aanraden van collega Alfons Smolders eens kijken in de modder van het Twentekanaal. 'Het Twentekanaal is relatief ondiep en er is veel scheepvaart. Daardoor is er een hoop geklots en wordt de bodem flink omgewoeld. Bovendien is er door de bemesting in de landbouw veel stikstof in het water. Ideale omstandigheden voor de bacterie die wij zochten.'

Promovenda Ashna Raghoebarsing besteedde ruim een jaar aan het onderzoek. In het laboratorium in Nijmegen werden zeven schepjes Twentse modder opgekweekt in een glazen reactorvat. 'Goed geroerd bij vijfentwintig graden Celsius en onder de toediening van voedingsstoffen en methaangas, konden de bacteriën goed gedijen. Ze werden echt gekoesterd', aldus Raghoebarsing.

Al spoedig bleek dat er methaan geconsumeerd werd, door micro-organismen in de modder. Een onbekende bacterie en een archeon namen ieder een deel van de reactie voor hun rekening. Na zestien maanden kweken bestond de cultuur voor 80 procent uit de bacterie en 10 procent uit het archeon.

De Nijmegenaren hebben hiermee een geheel nieuwe manier van natuurlijke methaanafbraak ontdekt. Mogelijk speelt het wereldwijd een rol. Strous: 'Dezelfde stukjes DNA die wij aantroffen in de Twentse modder blijken ook in bijvoorbeeld Japan en de Verenigde Staten voor te komen.' Dat betekent dat daar, in het bovenste laagje van vervuilde modder, verwante micro-organismen leven. 'Mogelijk is dit duo veel wijder verspreid.'

Het is nog niet bekend hoeveel methaangas deze micro-organismen omzetten. Dat gaan de Nijmegenaren nu uitzoeken. Het belang is groot, want methaan is een sterker broeikasgas dan koolstofdioxide. 'Wellicht levert dit een heel grote bijdrage aan methaanomzetting.' Dat de methaaneters in de modder niet eerder zijn opgemerkt, komt volgens Strous omdat de bacteriën slechts in de bovenste centimeter van de modder voorkomen. 'In dat laagje gebeurt ontzettend veel. Ook ijzer, nitraat en sulfaat worden daarin omgezet door uiteenlopende bacteriën. Geen wonder dat dat eerder over het hoofd is gezien.'

Het idee dat deze bacterie moest bestaan, is ontsproten aan het werk aan de anammox-bacterie, vertelt Strous. Deze bacterie, die de Nijmeegse biologen in 1995 ontdekten, bleek uiteindelijk verantwoordelijk voor een groot deel van de stikstofcyclus op aarde. 'Ook daarvan was vaak gezegd dat hij niet kon bestaan. Maar toen wij hem eenmaal ontdekt hadden, bleek de anammox-bacterie overal in zee voor te komen.'

Bacteriën moeten altijd iets verbranden om te overleven en te groeien. Die stofwisseling is altijd gebaseerd op een stof die rijk is aan elektronen, een zogeheten gereduceerde stof, en een oxidator, die elektronen ontvangt. In een tabel kun je uitzetten welke combinaties mogelijk zijn. De anammox-bacterie die Strous in Delft ontdekte, bleek een van de lege vakjes te kunnen vullen. Het duo uit het Twentekanaal vult een ander leeg vakje, waarbij methaan als gereduceerde stof met behulp van nitriet als oxidator wordt afgebroken. 'Dit missende stukje schreeuwde er haast om opgehelderd te worden', zegt Strous, 'want er zit heel veel energie in deze reactie.'

Er staan nu nog drie vakjes open in de tabel. Strous heeft de smaak te pakken en wil ook proberen daarbij de juiste bacteriën te vinden. 'Er moet bijvoorbeeld ook een bacterie zijn die ammonium kan omzetten onder invloed van licht. Die zou ik ook wel willen ontdekken.'