Katholieke Universiteit Nijmegen
Derde publicatie over anammox bacterie in Nature
Vondst bacterie zet mondiale stikstofkringloop op zijn kop
Voor het eerst zijn anammox bacteriën in een natuurlijk ecosysteem
aangetroffen. Biologen en oceanografen uit verschillende landen zijn
al jaren op zoek naar deze bacterie, die stikstof kan afbreken onder
zuurstofloze omstandigheden. De ontdekking is gedaan door onderzoekers
van de TU Delft, het NIOZ en het Max Planck Instituut voor Marine
Microbiologie (Bremen, Duitsland) in samenwerking met de Katholieke
Universiteit Nijmegen (KUN). De vondst van deze nieuwe anammox soort
`Scalindua sorokinii' heeft grote gevolgen voor het inzicht in de
stikstof- en koolstofkringloop in oceanen. En ook de mondiale
stikstofmodellen zullen moeten worden aangepast. Het heeft zelfs
implicaties voor de milieumodellen waarmee beleidsmakers momenteel
rekenen. De ontdekking is donderdag 10 april 2003 gepubliceerd in het
tijdschrift `Nature'.
De ontdekking van de nieuwe anammox bacterie vond plaats tijdens een
expeditie in de Zwarte Zee. In het artikel in Nature tonen de
onderzoekers aan dat deze bacterie voorkomt in het zuurstofloze deel
van de Zwarte Zee op een diepte van 90 meter. Het aantal anammox
bacteriën en hun activiteit zijn zo groot dat alle ammonium dat uit de
diepere zee en zeebodem omhoog komt, wordt omgezet in stikstofgas. Dit
ammonium is afkomstig van de afbraak van afgestorven planten- en
dierenresten. Het gaat naar om schatting 300.000 ton stikstofgas per
jaar vanuit de Zwarte Zee.
Stikstof verloren voor het ecosysteem
Het stikstofgas dat de bacterie produceert gaat voor het ecosysteem
verloren. Algen, de grootste stikstofconsumenten in de zee en
belangrijke voedselbron voor dierlijke zeebewoners, kunnen stikstof
namelijk slechts moeizaam in gasvorm opnemen. Algen gebruiken
koolstofdioxide en opgeloste stikstofverbindingen voor hun groei. Dat
betekent ook dat er minder CO2-gas wordt omgezet dan voorheen werd
verondersteld.
Mondiale kringloop gekoppeld aan oceaan
De oceaankringloop heeft grote gevolgen voor de kringloop op aarde: de
mondiale kringloop is namelijk voor zo'n 75 procent afhankelijk van
wat er gebeurt in de oceanen. Het stikstofgas en de koolstofdioxide
uit de zee verdwijnen naar de atmosfeer. Tot nog toe werd gedacht dat
de verschillende kringlopen van de oceaan volledig in kaart zijn
gebracht. Aangenomen werd dat stikstofverlies in de oceaan uitsluitend
plaatsvindt door denitrificatie, de omzetting van nitraat naar
stikstofgas. De vondst van de anammox bacterie veegt dit idee van
tafel. Op grond van deze vinding lijkt het zelfs waarschijnlijk dat
het grootste deel van het stikstofgas in onze atmosfeer afkomstig is
van de activiteit van anammox bacteriën in de oceanen. Dat betekent
ook dat een belangrijk proces en mogelijk grote hoeveelheden stikstof
niet worden meegenomen in de verschillende kringloopmodellen en
milieumodellen waarmee beleidsmakers momenteel rekenen.
Verder onderzoek
Ook deze nieuwe anammox soort Scalindua sorokonii bevat de unieke
laddermoleculen die recent werden ontdekt in de organellen van de
anammoxbacteriën in waterzuiveringsinstallaties (Damste et al Nature
17 oct 2002). De combinatie van laddermoleculen en het special
bacterie-organel zorgt ervoor dat de bacterie stikstof kan afbreken
onder zuurstofloze omstandigheden. Het anammox-proces wordt gezien als
een veelbelovend en duurzaam alternatief voor de bestaande methodes
voor stikstofverwijdering uit afvalwater. Hoe het proces precies
plaatsvindt, wordt momenteel onderzocht door microbiologen van de KU
Nijmegen in samenwerking met de TU Delft. Dit onderzoek wordt
gesubsidieerd door NWO, STW en STOWA.
Verder zijn de KUN en de Universiteit van Wenen bezig met het in
kaartbrengen van het genoom van een anammox bacterie. Dit vindt plaats
in samenwerking met het Franse Instituut Genescope. De resultaten
worden volgend jaar verwacht.
Anaerobic ammonium oxidation by anammox bacteria in the Black Sea'
Nature 427, Marcel Kuypers, Olav Sliekers, Gaute Lavik, Markus Schmid,
Bo Baker Jorgensen J. Gijs Kuenen, Jaap Sinninghe Damste, Marc Strous,
en Mike S.M. Jetten
Prof. dr. ir. Mike Jetten is hoogleraar ecologische microbiologie aan
de KU Nijmegen en bijzonder hoogleraar microbiologie aan de TU Delft.
10-4-2003
* Artikel
* anammox-proces