Alsof we al niet problemen genoeg hebben met het klimaat blijkt er ook nog een groot aantal bacteriën te zijn dat lachgas ‘uitademt’, een broeikasgas dat krachtiger is dan methaan en CO2.
Onderzoekers van Caltech hebben een nieuwe groep enzymen ontdekt, die ervoor zorgt dat bacteriën nitraat kunnen ‘ademen’ in een omgeving met weinig zuurstof. Dit maakt het voor de bacteriën makkelijker om te overleven, maar helaas komt er distikstofdoxide, lachgas dus, vrij als bijproduct.
Minder kunstmest
Klein voordeel: lachgas blijft niet zo lang in de atmosfeer aanwezig als CO2 dus pogingen om de uitstoot van deze bacteriën in te dammen, hebben meteen een groot effect. En dat zou weleens makkelijker kunnen zijn dan je denkt. Zo is het overmatig gebruik van kunstmest een oorzaak. De mest voorziet bodembacteriën van een grote dosis nitraat, die ze vervolgens omzetten in lachgas. Slimmer gebruik van kunstmest verkleint niet alleen de uitstoot van broeikasgassen, maar scheelt boeren ook nog in de portemonnee.
“Lachgas is een veel moeilijker te monitoren broeikasgas dan koolstofdioxide, maar door dit onderzoek weten we nu dat er veel meer bronnen zijn die lachgas produceren dan eerder werd gedacht”, zegt hoofdonderzoeker en professor in de geobiologie Woody Fischer. En dat is natuurlijk belangrijk om er iets aan te kunnen doen. “Inzicht in waar en wanneer dit gas in de atmosfeer vrijkomt, kan ons helpen slimmer te werken. In de niet al te verre toekomst heeft een boer informatie over de soorten en hoeveelheden microben die in zijn bodem aanwezig zijn, waardoor hij veel betere beslissingen kan nemen over hoeveel kunstmest hij op welk moment moet gebruiken, zodat de bodem zo gezond mogelijk blijft.”
Reductasen in actie
De onderzoekers keken naar de genoomsequenties van tienduizenden verschillende microben op verschillende plekken op aarde. De meeste cellen gebruiken bepaalde eiwitten, reductasen genaamd, om zuurstof in en uit te ademen, maar de wetenschappers ontdekten nu iets anders: er blijkt een grote groep reductasen te zijn die nauw verwante eiwitten heeft ontwikkeld om stikstofmonoxide in te ademen, waarbij lachgas wordt aangemaakt.
Stikstofmonoxide en lachgas zijn beide chemicaliën die worden geproduceerd als bacteriën nitraat afbreken, de chemische stof die in mest zit. Bacteriën kunnen in veel verschillende omgevingen – wetlands, bergen, meren – overschakelen van zuurstof naar stikstofmonoxide op het moment dat het zuurstofniveau begint te dalen tot onder ongeveer 10 procent van wat er in de atmosfeer zit.
Groot deel gemist
“We hebben grote delen van de biosfeer gemist waar lachgas werd geproduceerd, omdat deze eiwitten nog niet ontdekt waren”, zegt Fischer. “Nu kunnen we door middel van genoomsequentie veel nauwkeuriger voorspellen welke organismen in welke omgeving lachgas produceren. En het zijn er veel meer dan we dachten.”
Lang werd gedacht dat het ademen van nitraat door vroege bacteriën evolutionair gezien voor het inademen van zuurstof kwam. Deze studie “draait het script om”, aldus Fischer, en toont aan dat de eiwitten die nitraatademhaling mogelijk maken 2 miljard jaar geleden zijn geëvolueerd uit de eiwitten die zuurstof inademen. Een compleet ander verhaal dus.
Tijd voor een experimentje
“Microbiologen voorspellen vaak tot welke stofwisseling microben in staat zijn op basis van vergelijkend genoomonderzoek”, verklaart medeonderzoeker James Hemp. “Deze aannames worden echter zelden experimenteel getest. Ons werk heeft de biochemische diversiteit van een van de meest bestudeerde enzymfamilies in de microbiologie dan ook enorm vergroot. Laat dit een waarschuwing zijn dat onderzoek zonder experimentele bevestiging tot de verkeerde conclusies kan leiden over de functies van microben.”
De onderzoekers maken niet duidelijk hoe groot de impact van deze lachgas ademende bacteriën precies is op het klimaat, maar ze adviseren boeren wel om minder kunstmest te gebruiken om zo de uitstoot van dit krachtige broeikasgas tegen te gaan.
