De onderzoekers beschrijven de voorheen onbekende micro-organismen in een artikel in Nature Microbiology. Het artikel is het resultaat van een internationale onderzoekssamenwerking, geleid door VU-wetenschappers Wilbert Bitter en Rob van Spanning.
Kennis over deze nieuwe soort kan bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe technieken die de concentratie methaan in de atmosfeer verminderen. En omdat de bacteriën nauw verwant zijn aan de ziekteverwekkers die tuberculose en lepra veroorzaken, kunnen inzichten over de bacteriën ook helpen bij de ontwikkeling van nieuwe methoden om deze ziekten te bestrijden.
Giftige vulkanische gassen
In de zogeheten Zwavelgrot in het oosten van Transsylvanië in Roemenië worden giftige vulkanische gassen uitgestoten uit het gesteente in de onderste laag. Deze vermengen zich slechts langzaam met de atmosferische lucht van de aarde daarbovenop. Als zodanig vormen deze twee lagen een relatief stabiele gasvormige chemocline. Precies op het grensvlak van deze lagen bevindt zich een 10 cm dikke grijsachtige film op de grotwand. Roemeense speleologen merkten op dat het vulkanische gas hoge concentraties kooldioxide en lagere concentraties methaan en waterstofsulfide bevatte. Ze ontdekten ook dat de grijze film extreem zuur was, met een pH lager dan 1. Toen ze monsters namen van dit oppervlak, verwachtte eigenlijk niemand daar veel levende dingen te vinden.
De Roemeense speleologen hadden een langdurige samenwerking met wetenschappers van de VU Amsterdam en benaderden hen voor de analyses van de grijze film. De VU-onderzoekers analyseerden het DNA uit de film en ontdekten dat het een kleine microbiële gemeenschap bevatte waarin micro-organismen als bacteriën, archaea en zelfs virussen opdoken. Het meest verrassend was dat ze ontdekten dat een Mycobacterium-soort zeer overvloedig aanwezig was in de zure biofilm. Vervolgens stelden ze de vraag wat deze bacteriën voor voedsel gebruiken, aangezien de grot minimaal wordt blootgesteld aan licht, geen contact heeft met externe bronnen van organische koolstof of vaste stikstof, en de enige bron van vloeibaar water de condensatie van atmosferische waterdamp is. Een plausibele theorie was dat de Mycobacterium een voedselbron uit de onderste vulkanische laag gebruikt, misschien methaan, en die metaboliseert met zuurstof uit de bovenste laag. Nader onderzoek, samen met nationale en internationale collega's, bewees deze theorie juist. Belangrijke inzichten kwamen van Paul Bodelier (NIOO, fysiologie), Chrats Melkonian (UU, bioinformatica) en Lubos Polerecky (UU, methaanassimilatie).
Broeikasgas
Deze nieuw ontdekte bacteriën zouden wereldwijd wel eens belangrijke spelers kunnen zijn bij het afbreken van methaan. Methaan is een belangrijk broeikasgas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. De Roemeense grotbacteriën zijn niet de eerste micro-organismen of bacteriën waarvan het bekend is dat ze van methaan leven, wel zijn ze de eerste in een bepaalde groep: de Actinobacteriën. Methaanetende microben beïnvloeden de methaanconcentraties in de atmosfeer, doordat ze de uitstoot verminderen van gassen die door de aarde worden uitgestoten, zoals de vulkanische gassen in de Roemeense grot. Kennis over deze micro-organismen kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe manieren om het methaangehalte in de atmosfeer te verminderen. Kwekerijen van methaanetende organismen kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden om het methaan uit de atmosfeer te halen en iets te produceren dat we later kunnen gebruiken, zoals biomassa.
De onderzoekers stelden ook vast dat de nieuw ontdekte microben nauw verwant zijn aan de bacteriën die tuberculose en lepra veroorzaken. Al deze bacteriën zijn mycobacteriën. Helaas werken de huidige behandelingen niet goed tegen bepaalde afweermechanismen van deze ziekteverwekkers. Het is daarom belangrijk om meer te weten te komen over deze organismen en hun verwanten en hoe zij in een ecologische context leven. Inzicht in de evolutionaire stappen die nodig zijn om van de ene levenswijze naar de andere over te gaan, kan helpen bij het vinden van nieuwe manieren om deze ziekteverwekkers te bestrijden.
Foto: Speleoloog Serban Sarbu verzamelt materiaal in de grot. Beeld: Jean-François Flot/Serban Sarbu