Mange bakterier kan overleve i giftige og ekstremt næringsfattige miljøer. Noen av dem kan faktisk hente ut næring fra plantevernmidler og antibiotika.

Mekanismen bak denne spesielle evnen er nå kartlagt.

– Resultatene vil revolusjonere forståelsen vår av en veldig viktig mekanisme i bakterier. Den står for en stor del av de naturlige utslippene av drivhusgassen metan, og kan trolig brukes til en rekke teknologiske formål, forklarer førsteamanuensis Ditlev Egeskov Brodersen fra institutt for molekylærbiologi og genetikk ved Aarhus Universitet.

De nye forskningsresultatene er publisert i Nature.

Alle organismer trenger fosfat

Hele denne historien handler om grunnstoffet fosfor, bundet i molekylet fosfat.

Fosfat er et av de viktigste biologiske molekylene. Både cellemembraner og ryggraden i DNA inneholder store mengder av det. Alle organismer trenger derfor fosfat for å leve og vokse.

Dermed er det stor konkurranse om dette stoffet. Hvis det finnes i miljøet, kommer noen og samler opp det.

En hveteåker får nye forsyninger et par ganger i året, når bonden sprer gjødsel, men for bakterien på bunnen av havet er det en annen sak. De må være litt mer kreative.

Genialt protein

For å overleve i fosfatfattige omgivelser, for eksempel på bunnen av havet, har evolusjonen gitt bakteriene et komplekst system av 14 proteiner som gjør at de kan hente ut fosfat fra steder hvor det er utilgjengelig for andre.

De kan bruke fosfonatforbindelser, blant annet i plantevernmidler, noen antibiotikaer og metylfosfonat.

– Det er ikke noe organismer normalt kan. Vi er på kanten av den biologiske kjemien her, noe som gjør det ekstremt spennende, sier Ditlev Egeskov Brodersen.

Bidrar til global oppvarming

Denne spesielle mekanismen finnes i mange bakterier av typen gram-negativ, noe som også inkluderer kolibakterier.

I havet møter bakteriene ofte stoffet metylfosfonat, som er svært vanskelig å bryte ned. Men bakteriene klarer det, og da slipper de ut drivhusgassen metan.

– Ved å forstå denne prosessen kan vi få en bedre innsikt i bakterienes bidrag til drivhusgassene i atmosfæren, sier Brodersen.

Forsker: Fascinerende

Professor Frank Rauschel fra Texas A&M University er en av verdens ledende forskere på dette området.

Ifølge Rauschel er studien fascinerende og illustrerer hvordan ulike proteiner kan gå sammen og sørge for ekstraordinære kjemiske reaksjoner.

– Vi kan bruke oppdagelsen som en plattform for videre undersøkelser. Mekanismen er ikke særlig godt forstått i dag, men den nye oppdagelsen avslører flere forskjellige aktive steder i et sentralt protein hvor kjemiske prosesser kan foregå. Det blir interessant å undersøke videre, skriver Rauschel i en e-post.

Studerte kompleks med røntgenstråling

De 14 proteinene har så langt vært lite kjent, men nå har forskerne altså studert dem med elektronmikroskop og ved hjelp av røntgenkrystallografi.

– For første gang kan vi se hvordan dette proteinkomplekset fungerer. Derfor kan vi også begynne å forstå hvordan bakteriene kan overleve. Kanskje kan dette brukes til praktiske løsninger, for eksempel til å fjerne giftrester fra drikkevann, sier Brodersen.

Referanse:

Paulina Seweryn m.fl.: Structural insights into the bacterial carbon–phosphorus lyase machinery. Nature, august 2015. doi:10.1038/nature14683. Sammendrag.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.