Page 18 - Microbial methane cycling in a warming world From biosphere to atmosphere Michiel H in t Zandt

Samenvatting
We leven in een microbiële wereld. Micro-organismen waren de eerste levensvormen op aarde en ze hebben haar gevormd tot wat zij vandaag de dag is. Gedurende de ontwikkeling van de aarde heeft zich een breed scala aan microbiële processen ontwikkeld zonder dat er zuurstof aanwezig was. Een van deze processen vormt de laatste stap in de anaerobe degradatie van organisch materiaal: methanogenese. Dit proces wordt uitgevoerd door methanogene archaea in de stam (of het fylum) Euryarchaeota. Alhoewel er verschillende studies zijn die suggereren dat methanogenese buiten deze stam kan voorkomen, is er tot op heden nog geen sluitend bewijs dat niet-Euryarchaeote micro-organismen hiertoe in staat zijn. Het methaan (CH4), dat het eindproduct van de methanogene reactie is, bevat een grote hoeveelheid energie. Het is daarmee een ideaal substraat voor een breed scala aan methanotrofen. Dat zijn methaan-etende micro- organismen. Methaanoxidatie door een grote diversiteit aan methanotrofen vormt de biologische methaanput. Methanotrofen komen zowel voor in het archaeale als in het bacteriële domein. Ze gebruiken een breed scala aan elektronacceptoren. Anaerobe methanotrofe archaea (ook wel ANME-archaea genoemd) gebruiken de omgekeerde route voor methanogenese om CH4 te activeren en om te zetten naar koolstofdioxide (CO2). Aerobe methanotrofe bacteriën, inclusief de intra-aerobe “Candidatus Methylomirabilis sp.” gebruiken zuurstof en methaan mono-oxygenases voor de activatie van CH4.
Het doel van deze thesis was om de interactie tussen CH4-producerende en -consumerende micro-organismen in kaart te brengen, met de focus op veranderende interacties in een opwarmende wereld. Het is belangrijk om de klimaatimpact te onderzoeken, aangezien de balans tussen methanogenen en methanotrofen uiteindelijk bepaalt hoeveel CH4 in de atmosfeer terechtkomt. Dit bepaalt voor een groot deel het broeikasgas-potentieel van een ecosysteem, met name doordat CH4 een 34 keer grotere klimaatimpact heeft dan CO2.
Om de klimaatimpact van bijvoorbeeld opwarming en toenemende beschikbaarheid van nutriënten te bepalen, moeten zowel de effecten op de microbiële methaancyclus, als de onderlinge interacties en netto broeikasgasemissies worden bepaald. In deze thesis is dit onderzocht bij diverse natuurlijke en door de mens gemaakte ecosystemen.
Hoofdstuk 2 geeft een overzicht van de diversiteit aan CH4 metaboliserende micro- organismen. Deze organismen komen naast elkaar voor in een grote verscheidenheid aan ecosystemen. Wereldwijd zijn methanogenen verantwoordelijk voor ongeveer driekwart van
16