Escherichia coli zet puur CO2 om in energie

Op 27 november j.l. publiceert Cell een artikel waarin staat dat onderzoekers de E.coli-bacterie zodanig hebben gemanipuleerd dat deze puur en alleen CO2 omzet in energie. Dat heeft verschillende voordelen ten opzichte van planten. En biedt hoop voor de toekomst. Maar het is wel dankzij gentech.

Want in feite fixeert een plant, een boom bijvoorbeeld, ook CO2. De C wordt als hout vastgelegd, de zuurstof (O2) gaat weer de atmosfeer in. Uiteindelijk komt het hout ook weer in de atmosfeer: het rot weg of het wordt verbrandt. Daar kunnen decennia tot vele honderden jaren tussen liggen.

Het groenste dieet

Onderzoekers van het Weizmann Institute of Science, Department of Plant and Environmental Sciences, in Israël hebben het zelf een populaire titel voor hun publicatie gekozen: ‘Het groenste dieet: bacterie schakelt over van suiker naar kooldioxide’.

Gewoonlijk haalt E.coli zijn energie uit andere organismen – dat heet heterotroof, en E.coli gebruiken bijvoorbeeld de suikers. Dat wordt verbrandt en E.coli stoot vervolgens een gas als afval uit.
Maar nu is E.coli door de onderzoekers autotroof gemaakt: net zoals planten gebruiken ze CO2 als bouwstof (dat wij dan biomassa noemen). Het verbaast de onderzoekers dat E.coli, dat in de miljarden jaren van haar evolutie heterotroof is geworden, heel snel in autotroof kon worden veranderd.

Symbiose met de mens

E.coli is in principe een goedaardige bacterie maar heeft een negatief imago. We hebben ze heel veel in ons lichaam: ze helpen in de darmen ons voedsel te verteren. Dat is een vorm van symbiose met het organisme mens. En E.coli maakt vitamine K. E.coli wordt al gebruikt om geneesmiddelen te maken, zoals insuline en groeihormonen voor de mens. Maar als E.coli buiten de darmen komt, kan het ons ernstig ziek maken: voedselvergiftiging, ontstekingen, enzovoorts. En E.coli kent ook een aantal schadelijke mutaties. [Het zijn net mensen, die deugen ook op enkele uitzonderingen na. MM]

Voedselvoorziening

Dus niet een plant, maar de bacterie E.coli kan dus nu gebruikt worden voor koolstoffixatie. Ze vermenigvuldigt zich snel, want ook een voordeel is ten opzichte van planten..
Als planten voor koolstoffixatie dan wel biobrandstoffen worden gebruikt, komen we in de knel te zitten met de voedselvoorziening. Planten vragen immers grond, land, akkers. E.coli kan zo ingezet worden voor het maken van biobrandstof of voedsel terwijl het CO2 uit de lucht vangt.

Het is wel gentech

E.coli heeft dus niet uit zichzelf de mogelijkheid om CO2 te gebruiken. Men heeft genen aan E.coli toegevoegd, gebaseerd op de genvolgorde in de koolstof-fixerende Pseudomonas-bacterie, en de onderzoekers hebben een paar andere genen in E.coli uitgeschakeld. Je zou zeggen dat de Pseudomas doet wat men de E.coli laat doen. Alleen, Pseudomas heeft ook zuurstof nodig. Deze E.coli alleen puur CO2.

[Persoonlijk hebben we moeite met het manipuleren van en met genen. Een organisme kent niet voor niets genen die haar kenmerken bepalen en die genen kennen een bepaalde volgorde. Door in te grijpen wordt misschien een eigenschap toegevoegd of uitgeschakeld, maar ook de specifieke volgorde wordt anders en kan dus vroeger of later allerlei andere (onvoorspelbare) effecten opleveren. Als het op natuurlijke wijze gebeurt, dan ontstaat er iets nieuws dat overleeft, beter is of meer kwetsbaar en sterft. Uitsterft. Iets dat in de geschiedenis van onze aardkloot ontzettend vaak is gebeurd en wat we nooit hebben ervaren noch geweten. We kennen alleen die planten en dieren die konden overleven. MM]

Ron Milo, systeembioloog aan het Weizmann Institute of Science en zijn team hebben het afgelopen decennium onderzocht wat E. coli zoal consumeert. In 2016 creëerden ze een stam E.coli die CO2 consumeerde, maar de verbinding was slechts verantwoordelijk voor een fractie van de koolstofinname van het organisme – de rest was een organische verbinding die de bacteriën kregen, pyruvaat (eindproduct van de afbraak van suikers, vetten en eiwitten).

Link