Een coole nieuwe bondgenoot in de strijd om de atmosferische koolstof te verminderen: Chonkus – Mother Jones

Dit verhaal is oorspronkelijk gepubliceerd door Maalkoren en wordt hier weergegeven als onderdeel van de Klimaatbureau samenwerking.

Weggestopt de meest extreme hoeken en gaten van de aarde zijn biodiverse sterrenstelsels van micro-organismen – waarvan sommige zouden kunnen helpen de atmosfeer te doorzoeken van de kooldioxide die de mensheid erin heeft gepompt.

Eén micro-organisme in het bijzonder heeft de aandacht van wetenschappers getrokken. UTEX 3222, bijgenaamd ‘Chonkus’ vanwege de manier waarop het kooldioxide opslokt, is een voorheen onbekende cyanobacterie die wordt aangetroffen in vulkanische oceaanopeningen. Een recent artikel in het tijdschrift Toegepaste en omgevingsmicrobiologie ontdekte dat het over een uitzonderlijk potentieel voor het reinigen van de atmosfeer beschikt, zelfs onder zijn goed bestudeerde soortgenoten. Als wetenschappers erachter kunnen komen hoe ze het genetisch kunnen manipuleren, kunnen de natuurlijke eigenaardigheden van dit eencellige organisme worden omgezet in een koolstofafvangsysteem met weinig afval.

Cyanobacteriën zoals Chonkus, soms aangeduid met de verkeerde benaming blauwgroene algen, zijn waterorganismen die licht en koolstofdioxide opzuigen en in voedsel veranderen, net als planten. Maar weggestopt in hun eencellige lichamen bevinden zich compartimenten waardoor ze zich kunnen concentreren en meer CO2 kunnen opnemen dan hun verre, groene verwanten. Wanneer ze in exotische omgevingen worden aangetroffen, kunnen ze unieke kenmerken ontwikkelen die niet vaak in de natuur voorkomen. Voor onderzoekers op het gebied van micro-organismen, wier vakgebied zich lange tijd heeft geconcentreerd op een handvol gemakkelijk te beheren organismen zoals gist en E. coli, luidt de onaangeboorde biodiversiteit nieuwe mogelijkheden in.

“Er is steeds meer opwinding over het isoleren van nieuwe organismen”, zegt Braden Tierney, een microbioloog en een van de hoofdauteurs van het artikel dat Chonkus identificeerde. Tijdens een expeditie in september 2022 doken Tierney en onderzoekers van de Universiteit van Palermo in Italië in de wateren rond Vulcano, een eiland voor de kust van Sicilië waar vulkanische bronnen in ondiepe wateren een ongewoon leefgebied bieden – verlicht door zonlicht en toch rijk aan pluimen van kooldioxide. De locatie leverde een ware soep van microbieel leven op, inclusief Chonkus.

Nadat Tierney kolven met zeewater had opgehaald, ging Max Schubert, de andere hoofdauteur van het cyanobacteriënartikel en een hoofdprojectwetenschapper bij de wetenschappelijke non-profitorganisatie Align to Innovate, aan de slag met het identificeren van de verschillende organismen daarin. Schubert zei dat cyanobacteriën zoals Chonkus in de open oceaan langzaam groeien en dun verspreid zijn. “Maar als we ze zouden willen gebruiken om koolstofdioxide af te zuigen, zouden we ze veel sneller willen laten groeien,” zei hij, “en groeien in concentraties die in de open oceaan niet voorkomen.”

Terug in het laboratorium deed Chonkus precies dat: hij groeide sneller en dikker dan andere eerder ontdekte cyanobacteriën die kandidaat waren voor koolstofafvangsystemen. “Als je een bacteriecultuur kweekt, lijkt het op bouillon en de bacteriën zijn erg verdund in de cultuur,” zei Schubert, “maar we ontdekten dat Chonkus zich zou nestelen in dit spul dat veel dichter is, zoals een groene pindakaas. ”

De consistentie van Chonkus’ pindakaas is belangrijk voor het potentieel van de soort in groene biotechnologieën. Normaal gesproken moeten biotechnologische industrieën die cyanobacteriën en algen gebruiken deze scheiden van het water waarin ze groeien. Omdat Chonkus dit op natuurlijke wijze doet met behulp van de zwaartekracht, zegt Schubert, zou dit het proces efficiënter kunnen maken. Maar er zijn nog genoeg andere puzzels die moeten worden opgelost voordat een ontdekking als Chonkus kan worden gebruikt voor het afvangen van koolstof.

CyanoCapture, een start-up voor de koolstofafvang van cyanobacteriën, gevestigd in het Verenigd Koninkrijk, heeft een goedkope methode ontwikkeld voor het opvangen van koolstofdioxide die draait op biomassa, waarbij algen en cyanobacteriën in heldere buizen worden ondergebracht waar ze kunnen groeien en CO2 kunnen filteren. Hoewel Chonkus een unieke belofte toont, zei David Kim, de CEO en oprichter van het bedrijf, dat biotechnologiebedrijven meer controle moeten hebben over de eigenschappen ervan, zoals koolstofopslag, om het met succes te kunnen gebruiken, en dat daarvoor een manier moet worden gevonden om het DNA ervan open te breken.

“Vaak zullen we in de natuur ontdekken dat een microbe iets cools kan doen, maar dat hij het niet zo goed doet als nodig is”, zegt Henry Lee, CEO van Cultivarium, een non-profit biotech-startup in Watertown, Massachusetts. dat gespecialiseerd is in het genetisch manipuleren van microben. Cultivarium heeft samengewerkt met CyanoCapture om hen te helpen Chonkus te bestuderen, maar moet nog uitzoeken hoe ze aan het DNA kunnen sleutelen en de eigenschappen voor het vastleggen van koolstof kunnen verbeteren. “Iedereen wil het opfrissen en aanpassen”, zei hij.

Sinds de expeditie naar Vulcano waar Tierney Chonkus ophaalde, heeft de non-profitorganisatie die hij heeft opgericht om extremere omgevingen over de hele wereld te verkennen, het Two Frontiers Project, ook onderzoek gedaan naar warmwaterbronnen in Colorado, vulkanische schoorstenen in de Tyrrheense Zee bij Italië, en koraalriffen in de Rode Zee. Misschien zullen onderzoekers daar een grotere Chonkus vinden die nog meer koolstof kan opslaan, microben die kunnen helpen koralen terug te laten groeien, of meer organismen die de pijn van een snel opwarmende wereld kunnen verzachten. “Het staat buiten kijf dat we in deze ventilatieopeningen echt heel interessante biologie zullen blijven vinden,” zei Tierney. “Ik kan niet genoeg benadrukken dat dit pas de eerste expeditie was.”

Kim merkte op dat van alle microben die er zijn, minder dan 0,01 procent is onderzocht. “Ze vertegenwoordigen niet het ware arsenaal aan microben waarmee we mogelijk zouden kunnen werken om de doelstellingen van de mensheid te bereiken.”