Bij het woord e-colibacterie denk je al vrij snel aan slechte voedselhygiëne en nare ziektes. De pathogene bacteriestam is daar inderdaad verantwoordelijk voor. Aan de andere kant zijn deze bacteriën nuttige bewoners in onze darmflora. Zij zorgen ervoor dat we voldoende vitamines in ons lichaam krijgen. Ze voeden zich met suiker uit onze voeding,

De bacteriën die in het laboratorium van prof. Ron Milo van het Weizmann Institute of Science in Rehovot (Israel), zijn van een heel apart soort. Zij voeden zich met kooldioxide (CO2).  Ze kunnen van lucht biomassa maken. Een soortgelijk principe is ook te vinden bij de Finse start-up Solar Foods Ltd., waarover IO deze zomer over berichtte. Daar maken bacteriën van CO2 voedingsmiddelen. Bij dit proces hebben ze wel licht als energiebron nodig. De genetisch aangepaste en versneld ge-evolueerde bacteriën uit het laboratorium van Milo kunnen ook in het donker hun werk doen.

Afkicken van suiker

Als eerste stap kregen de bacteriën een gen toegevoegd, dat planten gebruiken om koolstof uit CO2 op te nemen. Ze zetten koolstof om in biologische moleculen als proteine, DNA enzovoorts. Daarnaast brachten de wetenschappers bij de bacteriën een gen in, waardoor ze het vermogen kregen om uit een substantie met de naam ‘formiat’ energie te maken. Deze stof wordt uit stroom en lucht gemaakt en is geschikt om elektronen aan de bacteriën ‘af te staan’ .

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

Vervolgens lieten ze de bacteriën langzaam afkicken van hun gebruikelijke voedsel suiker. De gecultiveerde bacteriën kregen net genoeg suiker om niet te verhongeren, naast een ruime hoeveelheid CO2 en Formiat. Enkele van hen leerden meer en meer CO2 als voedsel te gebruiken. Dat verschafte hen een evolutionair voordeel ten opzichte van de van suiker afhankelijke soortgenoten. Hun nakomelingen kregen steeds minder suiker als voedsel. Na ongeveer een jaar had de stam zich aan het nieuwe voedsel aangepast. Ze konden leven en zich vermeerderen in een omgeving waarin zich alleen CO2 bevond.

© Weizmann Institute

Om te testen of de bacteriën niet stiekem toch nog van andere voedingsstoffen ‘snoepten’, kregen ze het zware isotoop C13 toegevoerd, schrijven de wetenschappers in het vakblad ‘ Cell’. Om het gewicht te controleren dat zwaarder waren geworden, wogen ze de bacteriën en vergeleken ze dat met de massa van die zwaardere versie van koolstof. Het bleek dat inderdaad de koolstofatomen in de bacteriën allemaal direct uit CO2 afkomstig waren.

Klimaatneutrale energie

De onderzoekers stelden vast welke veranderingen er in de micro-organismen noodzakelijk zijn om het voedingspatroon te wijzigen. Ze ontdekten dat bij sommige wijzigingen de oorzaak van de genetische aanpassingen weleens kon samenhangen met het simpele feit dat ze gewoon honger hadden. Bij andere genetische wijzigingen ging het erom dat de bacteriën CO2 gingen verzamelen waaruit ze biologische bouwstenen maakten. De cellen moeten naar mening van de onderzoekers ” een balans verkrijgen tussen toxische overbelasting en een ‘faillissement’.” Andere wijzigingen die de wetenschappers opmerkten, was de wijze waarop genen in- en uitgeschakeld worden. Er is echter nog veel onderzoek nodig naar de manier waarop deze genen hun activiteiten omschakelen.

Naar mening van de wetenschappers kon deze nieuwe “gezondheidskick” van de bacteriën ook voor onze planeet heilzaam zijn als micro-organismen ertoe gebracht kunnen worden om zich te voeden met CO2 en hernieuwbare energie in plaats van hun huidige voeding maissiroop.  Bovendien kunnen ze zo worden aangepast dat ze hun energie niet halen uit een substantie als formiat, maar direct uit elektronen halen. Bijvoorbeeld afkomstig van een zonnecollector. Deze energie kunnen ze dan voor een later gebruik als  brandstof opslaan in de vorm van koolstof.   Als de koolstof afkomstig zou zijn uit de atmosfeer, dan zou deze vorm van brandstof volkomen CO2-neutraal zijn.

Meer artikelen over alternatieve brandstoffen leest u hier