Drobnoustroje morskie blokują przedostawanie się gazów cieplarnianych do atmosfery
Metan (CH4) to potężny gaz cieplarniany, jednak jego ilość emitowana przez ekosystemy do środowiska jest ograniczona przez mikroorganizmy pewnego typu. Owe mikroorganizmy, znane jako metanotrofy, utleniają CH4, aby uzyskać energię i źródło węgla na potrzeby własnego metabolizmu. Choć utlenianie metanu może odbywać się tlenowo i beztlenowo, niewiele dotychczas wiadomo o beztlenowych metanotrofach. Utlenianie beztlenowe metanu przez drobnoustroje znane jako archeony w połączeniu z redukcją siarczanu (SO42-) przez bakterie zapobiega emisji CH4 ze środowiska morskiego do atmosfery. Mikroorganizmy odpowiedzialne za ten proces oraz ich cykle zbadano w ramach projektu SUREANMETOX (Sulphate reduction dependent anaerobic methane oxidation in novel membrane and electrochemical bioreactors). Naukowcy opracowali dwa reaktory przeznaczone do wzbogacania mikroorganizmów zaangażowanych w AOM. W jednym z reaktorów wykorzystano membranę zewnętrzną, której zadaniem była efektywna retencja biomasy. Drugi reaktor zaprojektowano jako bioreaktor ze złożem zraszanym nieruchomym także w celu zapewnienia retencji. Redukcję siarczanu zmierzono wraz z produkcją siarczku w obu reaktorach — membranowym (MBR) i ze złożem zraszanym nieruchomym (PBR). Osady z wulkanu błotnego Ginsburg w Zatoce Kadyksu posłużyły jako beztlenowy materiał inokulacyjny dla reaktora MBR. Analiza metodą sekwencjonowania wysokoprzepustowego Illumina genów 6SrRNA wykazała, że nawet po 360 dniach pracy reaktora poziomy beztlenowych metanotroficznych archeonów (ANME) były niskie. Podobne wyniki uzyskano przy użyciu reaktora PBR. Ze względu na trudności logistyczne związane z uzyskaniem osadów głębokomorskich charakteryzujących się wysoką aktywnością AOM, badacze zainteresowali się także użyciem osadów uzyskanych z jeziora Grevelingen. To morskie jezioro położone w Niderlandach było wcześniej częścią delty Renu i Mozy. Wysokie wskaźniki osadzania się oraz rozkład materii organicznej zaowocowały bogatymi w metan osadami beztlenowymi, co w połączeniu z siarczanem z wody morskiej oznacza, że jezioro to jest potencjalną niszą dla AOM. Dowody na AOM znaleziono na głębokości 5 do 15 cm w głąb osadów. Dzięki sekwencjonowaniu genów 16rRNA oraz w wyniku analizy metodą hybrydyzacji fluorescencyjnej in situ (FISH) odkryto ANME i komórki archeonów. W projekcie SUREANMETOX po raz pierwszy odkryto dowody na występowanie AON w osadach pobranych z jeziora Grevelingen. Ponadto dzięki reaktorom MBR i PBR partnerzy projektu mieli możliwość uzyskać wzbogacone kultury, które pomogą wyizolować główne czynniki globalnego cyklu CH4.
Słowa kluczowe
Utlenianie beztlenowe, metan, metanotrofy, archeony, siarczan, bakterie, SUREANMETOX, bioreaktor membranowy, reaktor upakowany, 16SrRNA, jezioro Grevelingen, hybrydyzacja fluorescencyjna in situ
