Sommige stikstofbindende bacteriën beschikken over nitrogenase-enzymen die niet alleen ammoniak genereren, maar ook methaan. De productie lijkt te gering om het klimaat serieus te beïnvloeden maar ze kan wel andere soorten in leven houden, schrijven Amerikaanse onderzoekers in Nature Microbiology.

Tot nu toe werd de microbiële omzetting van koolstofdioxide in methaanproductie vrijwel helemaal toegeschreven aan een proces dat methanogenese heet en met heel andere enzymen werkt. Voor zover bekend zijn daar ook geen bacteriën verantwoordelijk voor, maar archaea.

De ‘stikstofbinding’, oftewel de omzetting van stikstof (N₂) uit de atmosfeer in ammoniak, is wél het werk van bacteriën. Die maken daar nitrogenase-enzymen voor aan, waarvan drie varianten bekend zijn: een met een cluster van molybdeen- en ijzeratomen in het actieve centrum, een met vanadium en ijzer, en een met alleen ijzer. De molybdeenvariant is het meest efficiënt, de andere twee lijken vooral te dienen als back-up.

Nitrogenases staan bekend als promiscue enzymen die méér reacties kunnen katalyseren dan alleen maar stikstofbinding. Het is al eens gelukt om een molybdeennitrogenase te verbouwen zodat het geen stikstof meer bindt maar enthousiast CO₂ omzet in CH₄. Daar blijk je slechts twee aminozuren voor te hoeven vervangen.

En Carrie Harwood en collega’s van de University of Washington en Utah State University melden nu dat de puur-ijzervariant van de bacterie Rhodopseudomonas palustris het kunstje van nature beheerst. Ze ontdekten het toen ze diezelfde twee aminozuren vervingen in vanadium- en ijzernitrogenases om te kijken wat er gebeurde. Door de ingreep ging het vanadiumnitrogenase inderdaad CH₄ produceren. Maar de ijzervariant produceerde vóór de vervanging al CH₄ en deed het daarna niet meer.

Nader onderzoek leerde dat puur-ijzernitrogenases van minstens drie andere soorten het ook doen. Om het zichtbaar te maken moet je ze kweken op een molybdeenarm medium, zodat ze noodgedwongen die reserve-nitrogenases gaan aanmaken.

Bij een ander experiment werd R. palustris gekweekt in combinatie met een Methylomonas-soort die van nature methaan omzet in methanol. Die laatste soort nam inderdaad duidelijk in aantal toe, en door het kweekje te voeden met bicarbonaat waar koolstof-13 in zat kon worden aangetoond dat Methylomonas inderdaad de CH₄ van R. palustris verwerkte.

De onderzoekers schatten dat de CH₄-productie in het niet valt vergeleken bij die van de ‘officiële’ methanogenese, zodat ze geen merkbare invloed zou moeten hebben op de huidige klimaatmodellen. Maar de auteurs vermoeden dat het wel degelijk een rol speelt binnen natuurlijke bacteriegemeenschappen.

bron: University of Washington, Utah State University, Nature Microbiology