Denne bakterien kan spise drivhusgassen metan
Gir oss et helt nytt innblikk i hvordan naturen kan bruke og redusere mengden av drivhusgasser i atmosfæren.
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.
Konsentrasjonene av klimagassene karbondioksid (CO₂), metan (CH4) og lystgass (N2O) øker i atmosfæren og bidrar til oppvarming av kloden (drivhuseffekten). Atmosfæren inneholder mindre enn to milliondeler metan. Likevel er metan en farlig drivhusgass.
Den er en sterkere drivhusgass enn CO₂, og konsentrasjonen har nesten tredoblet seg siden den industrielle revolusjonen.
Nøkkelfunksjon i miljøet
Bakterier som lever på metan (metanoksiderende bakterier) finnes i jord og i vann, og de fleste trenger mye høyere konsentrasjoner av metan enn det vi finner i luft både for å leve og vokse. De har alle en nøkkelfunksjon i miljøet fordi de er et biologisk filter for metan og bidrar til å begrense utslipp av klimagassen til atmosfæren.
Bakterien Methylocapsa gorgona MG08 har den unike evnen at de kan leve på de ørsmå mengdene av metan som er i luft. Dette er grunnlaget for en helt spesiell type mikrobielt liv som nå er beskrevet i detalj av forskere fra UiT Norges arktiske universitet og publisert i det anerkjente tidsskriftet PNAS.
Her viser vi, i samarbeid med flere internasjonale forskningsgrupper, hvordan Methylocapsa gorgona MG08 kan dekke sitt behov for karbon og energi fra luftens spormengder av metan, CO₂, karbonmonoksid (CO) og hydrogen (H2).
Dyrker mikrokolonier
Spesielle dyrkingsteknikker i laboratoriet har muliggjort denne nyoppdagelsen. Vi dyrker bakterien på et filter som flyter på en løsning med salter og i ren atmosfæreluft. Den danner da mikrokolonier på filteret. Dyrkning av slike saktevoksende bakterier over mange måneder er krevende fordi vi må unngå forurensing av luften.
Bakterien vi har klart å få frem i renkultur i laboratoriet, ble isolert fra en gammel søppelplass i Tromsø (Mandelasletta). Dette er et område hvor vi forventet å finne metanoksiderende bakterier i jord, og prøvene ble samlet inn til undervisning i 2008. Det har i årenes løp vært gjort mange forsøk på isolere slike bakterier fra jord. Studier siden 90-tallet har vist at jord tar opp metan fra atmosfæren, og det er antatt at metanoksyderende bakterier forbruker store mengder (≈10 mill. tonn) metan globalt hvert år.
Vi er nå de første i verden som har greid å dyrke frem en renkultur av en bakterie fra jord som også kan leve på ørsmå mengder metan i luft. Å forstå hvordan det er mulig gir grunnleggende kunnskap om liv under svært marginale forhold og er viktig for å forstå både hvordan metan fjernes fra atmosfæren, og hvor mye som fjernes.
Hva trenger de for å vokse?
Kartlegging av bakteriens DNA viste som nevnt at bakteriene ikke bare bruker drivhusgassen metan i luft, men også CO₂, CO og H2. Dessuten har den evne til å utnytte luftens nitrogen (nitrogenfiksering). Nitrogenfiksering er en utbredt egenskap som vi finner hos mange bakterier. Nitrogen tas opp og omdannes til ammoniakk inni cellen og er utgangspunktet for de nitrogenforbindelsene (aminosyrer og proteiner) bakterien trenger.
Karbonkildene metan og CO₂ tas opp av bakterien ved hjelp av flere ulike enzymer og som gir den nok karbon til å bygge cellemateriale og til å dele seg. Tilsammen resulterer dette i en unik metabolisme som forklarer hvordan liv på luft er mulig. Bevisene for at de bruker metan og CO₂ er gjort ved bruk av nanoteknologi i samarbeid med forskningsgrupper i Wien.
Finnes i hele verden
Ved sammenligning av DNA i databaser fra hele verden ble det påvist at denne spesielle bakterietypen finnes over hele jordkloden. Vi fant samme genetiske materiale i jord på hele seks kontinenter, fra Svalbard i nord til tropene og Australia og New Zealand i sør. Dette funnet er derfor meget relevant for vår forståelse av balansen mellom utslipp og opptak av drivhusgasser på Jorden.
Siden denne bakterien vokser så sakte, kan man allerede begynne å tenke seg hvordan endringer i jordbruk og naturforvaltning kan ødelegge bakteriekolonier som har brukt lang tid på å etablere seg. Videre er det mulig at grunnleggende kjennskap til biologien som ligger bak opptak av metan fra atmosfæren kan hjelpe oss med å etablere eller gjenetablere biologiske systemer som regulerer metanmengden i atmosfæren.
Dette funnet gir oss samtidig en helt ny innsikt i hvordan liv kan eksistere på grensen av det energetisk mulige.
