Bacteriën die stroom aftappen uit hun omgeving blijken veel talrijker te zijn dan biologen tot nu toe aannamen. De stroometende bacteriën halen hun energie direct uit elektronen.

Elektrische bacteriën voldoen heel anders aan hun energiebehoefte dan andere organismen. Credit: Arthur Friedlander
Elektrische bacteriën voorzien heel anders in hun energiebehoefte dan andere organismen. Credit: Arthur Friedlander

Elektrische bacteriën blijken veel vaker voor te komen dan wetenschappers voorheen dachten. Biologen verbonden aan de universiteit van Southern California ontdekten dat in zeebodemsediment bacteriën leven die zich rechtstreeks voeden met elektronen. De wetenschappers ontdekten dat door een elektrode van een batterij in het sediment te steken. Veel meer van die elektrische bacteriën kunnen onderzoekers nu opsporen door ze te verleiden met een elektrische schok.

Stroometende bacteriën zijn opmerkelijk omdat ze op een totaal andere manier in hun energiebehoefte voorzien dan andere organismen. In organismen draaien alle lichaamsprocessen op de overdracht van elektronen. Elektronen worden onttrokken uit suikers en doorgegeven via allerlei moleculen in het lichaam. Die stroom van elektronen houdt lichamelijke processen draaiende. Elektrische bacteriën doen dat net iets anders. Zij nemen geen suikers op waaruit zij elektronen onttrekken, maar nemen ze rechtstreeks vanuit hun omgeving op.

Elektrische bacteriën die in sediment leven kunnen elektronen ‘opeten’ of ‘uitademen’. Daardoor ontstaat een elektrische stroom. De onderzoekers verhoogden of verlaagden de spanning over het sediment waardoor de bacteriën meer elektronen kunnen ‘eten’ of ‘uitademen’. Daardoor veranderde de stroom. Die stroom onderzochten de biologen onderzochten die stroom om te bepalen of er bacteriën aanwezig waren die elektronen gebruiken of juist uitscheiden.

Schokkend avondmaal

Afgelopen maand presenteerde de onderzoeksgroep de resultaten op de Goldschmidt-conferentie voor geologen. Uit hun onderzoek blijkt dat maar liefst acht soorten elektrische bacteriën in zeebodemsediment aanwezig zijn.

Vooral het aantal soorten elektrische bacteriën verraste leider van het onderzoek, Kenneth Nealson. De bacteriesoorten zijn volgens hem allemaal heel verschillend van elkaar, en geen enkele daarvan is vergelijkbaar met eerder ontdekte soorten. ‘Dit is een enorme ontdekking. Het betekent dat er nog een hele microbiologische wereld bestaat waar we nog niets van weten’, verklaarde Nealson aan New Scientist.

Niet alleen microbiologen zijn enthousiast over de vondst. Ook NASA toont belangstelling. Zij denken dat dergelijke levensvormen ook kunnen voorkomen in andere delen van het zonnestelsel. Op aarde kunnen de bacteriën ook nuttig zijn. Volgens de Nealson kunnen ze dienen als biomachines die afval- of verontreinigd water zuiveren, zonder dat het toegevoegde energie kost.

Energiezuinig leven

Naast alle praktische toepassingen hopen onderzoekers meer te weten te komen over de fundamentele eigenschappen van leven, bijvoorbeeld hoeveel energie minimaal nodig is voor leven. Een van die onderzoekers is microbioloog Yuri Gorby, verbonden aan het Rensselaer Polytechnic instituut in New York. Hij wil het voltage over het sediment veranderen en op die manier bepalen wat de minimale hoeveelheid energie is waarop elektrische bacteriën kunnen overleven. Omdat er weinig elektronen beschikbaar zijn in dat sediment zullen de elektrische bacteriën erg zuinig zijn met hun energie, en het niet verkwisten. ‘In die energiezuinige toestand kunnen de bacteriën niet groeien of reproduceren, maar ze kunnen nog wel hun reparatiemechanisme gebruiken. Op die manier kunnen we onderzoeken hoeveel energie leven kost’, verklaarde Gorby aan New Scientist.

Lees verder: