Nieuwe cyanobacteriën ontdekt die kunnen helpen bij het opslaan van koolstof uit oceanen en fabrieken

Internationale ontdekking van unieke cyanobacteriën biedt mogelijkheden voor koolstofvastlegging

Een internationale coalitie van onderzoekers uit de Verenigde Staten en Italië heeft een nieuwe stam van cyanobacteriën, of algen, ontdekt die is geïsoleerd van vulkanische oceaanventen. Deze stam is bijzonder goed in staat om snel te groeien in de aanwezigheid van CO2 en zinkt gemakkelijk in water, wat het een uitstekende kandidaat maakt voor biologisch-gebaseerde koolstofvastleggingsprojecten en de bioproductie van waardevolle goederen.

Deze stam, bijgenaamd “Chonkus”, werd gevonden voor de kust van het eiland Vulcano in Sicilië, Italië—een omgeving waar marine CO2 overvloedig aanwezig is door ondiepe vulkanische venten. De ontdekking is beschreven in een artikel gepubliceerd in Applied Environmental Microbiology.

Max Schubert, Ph.D., een van de co-auteurs, legt uit: “Opgeloste koolstof is relatief verdund in vergelijking met alle andere moleculen in de oceaan, wat de groei van fotosynthetische organismen daar beperkt. We besloten te onderzoeken wat er gebeurt als je die beperkende factor verlicht door naar een plek te gaan met veel koolstof, waar sommige organismen de mogelijkheid zouden kunnen hebben ontwikkeld om dit te gebruiken om hun groei te stimuleren.”

Chonkus vertoont verschillende eigenschappen die nuttig kunnen zijn voor de mens, waaronder een hoge dichtheid van groei en een natuurlijke neiging om in water te zinken, waardoor het een bijzonder interessant organisme is voor toekomstig onderzoek naar decarbonisatie en bioproductie.

In de afgelopen jaren hebben Schubert en zijn collega Braden Tierney, Ph.D., hun samenwerking opgezet, wat resulteerde in een expedities naar de oceaan voor de kust van Vulcano om watermonsters te verzamelen en de aanwezige cyanobacteriën te isoleren en te karakteriseren.

De onderzoekers hebben de groeicondities van snelgroeiende cyanobacteriën nagebootst: warme temperaturen, veel licht en overvloed aan CO2. Uiteindelijk werden twee stammen ontdekt: UTEX 3221 en UTEX 3222, waarbij de focus op UTEX 3222 lag vanwege de enkelcellige groei, wat het gemakkelijker maakte om deze te vergelijken met bestaande cyanobacteriën.

Chonkus produceerde grotere kolonies en had een hoger koolstofgehalte dan andere bekende snelgroeiende cyanobacteriën, wat het potentieel waardevol maakt voor toepassingen zoals koolstofvastlegging en bioproductie.

Deze unieke eigenschappen van Chonkus bieden kansen voor de industrie, omdat de concentratie en droging van biomassa momenteel 15-30% van de productiekosten uitmaken. Tierney zegt: “Veel van de eigenschappen die we in Chonkus hebben waargenomen zijn niet inherent nuttig in hun natuurlijke omgeving, maar zijn zeer nuttig voor de mens.”

De onderzoekers zijn enthousiast over de vele toepassingen die met Chonkus of gemodificeerde versies van het microbe kunnen worden aangepakt. Momenteel worden er al verschillende producten geproduceerd uit algen, zoals omega-3 vetzuren en spirulina, die efficiënter kunnen worden gemaakt met een stam die snel en dicht groeit.

Monsters van UTEX 3222 en UTEX 3221 zijn cryogeen bewaard en openbaar beschikbaar voor andere onderzoekers via de Cultuurcollectie van Algen aan de Universiteit van Texas, Austin.

Geïnspireerd door het succes van hun eerste expeditie, heeft Tierney sindsdien een non-profitorganisatie opgericht, genaamd The Two Frontiers Project, die zich richt op het bestuderen van hoe leven gedijt in extreme omgevingen.

De eigenschappen van de natuurlijk geëvolueerde cyanobacteriën die in dit onderzoek zijn beschreven, hebben het potentieel om zowel in de industrie als in het milieu gebruikt te worden, inclusief de bioproductie van nuttige koolstofgebaseerde producten of het zinken van grote hoeveelheden koolstof naar de oceaanbodem. Dit onderzoek benadrukt de noodzaak om de evolutie van microben te benutten in de strijd tegen klimaatverandering.