Mikrober spiser jernrør: Nu afslører forskere hvordan

Når olieselskaber fører jernrør og anden jernbaseret infrastruktur under jorden eller under havbunden, skal de holde godt øje med, hvornår rørene bliver så nedbrudte, at de skal skiftes ud. Nedbrydningen skyldes sjældent slitage eller elementernes rasen, men i stedet jern-elskende mikrober, der angriber jern i iltfrie miljøer.

Mikroberne er så gode til deres job, at industrivirksomheder hvert år bruger milliarder af dollars på at udskifte deres jernbaserede infrastruktur, inden den bliver nedbrudt.

Hvis man vil gøre sig håb om at stoppe eller hæmme mikroberne, er det vigtigt først at forstå, hvordan de opererer.  Det har mikrobiologerne, ph.d. Satoshi Kawaichi og professor, Dr. Amelia-Elena Rotaru fra Biologisk Institut, nu afdækket i et nyt studie. Studiet er støttet af en Sapere Aude bevilling til Amalie-Elena Rotaru fra Danmarks Frie Forskningsfond. Det er publiceret i tidsskriftet npj Biofilms and Microbiomes.

Hovedrollen i studiet tilhører arkæe-arten Methanococcus maripaludis, der ikke kan tåle ilt – eller mere præcist; en stamme af arten, som er udtaget fra indersiden af en ståltank, der blev brugt til at opbevaring af olie. Denne stamme har vist sig at være ekstremt effektiv til at nedbryde jern i iltfrie miljøer.

Forskernes studie tilbageviser en ellers udbredt antagelse om, hvordan denne mikrobe ”spiser” jern; at den frigiver nogle enzymer til sine omgivelser, som så finder vej til jernoverfladen, hvor de nedbryder jernet og i processen genererer brint, som mikroben skal bruge for at vokse.

I stedet har forskerne vist, at mikroberne klæber sig fast direkte på jernoverfladen. De vigtige enzymer, der skal nedbryde jernet, sidder på mikrobecellens overflade og kan gå i gang med at nedbryde jernet uden at skulle forlade mikrobens celleoverflade først.

Bliver nedbrudt til sort pulver

Når mikroberne har sat sig fast på jernoverfladen, går nedbrydningen i gang, og det ses i første omgang som en sort film på jernets overflade.

- Mikroberne vil hurtigt skabe fordybninger under den sorte film, og inden for et par måneder vil der opstå betydelige skader. Vi så, at fem gram jernkorn – en mængde, der er synlig med det blotte øje – blev nedbrudt til sort pulver i løbet af en måned eller to, siger Satoshi Kawaichi.

Ifølge forskerne er denne mikrobielle tilpasning et eksempel på, hvordan mikrober kan lære at trives i menneskeskabte miljøer. I dette tilfælde har Methanococcus maripaludis lært at overleve og effektivt hente energi fra menneskeskabte jern-strukturer.

Mikroberne producerer drivhusgassen metan

Sådan en mikrobiel tilpasning udgør ikke kun en økonomisk byrde, men også en miljømæssig:

-  Disse mikrober er metanogene, hvilket betyder, at de producerer metan. Metan er en potent drivhusgas, så det skaber en vis bekymring, at mikrober, der tilpasser sig menneskeskabte miljøer, producerer metan mere effektivt. Det kan føre til øget udledning af metan til atmosfæren, siger Amelia-Elena Rotaru.

Metan-producerende mikrober trives også på forskellige mineralpartikler, der frigives til naturen gennem klimaforandringer og andre menneskelige aktiviteter. Sådanne partikler kommer fra eksempelvis industri, landbrug, skovbrande, flodafstrømning, smeltende gletsjere osv., og de kan muligvis fremme aktiviteten af visse metan-producerende mikrober.

I øjeblikket undersøger medlemmer af Rotarus forskningsgruppe partikler fra smeltende gletsjere i Grønland for at se, hvordan partiklerne påvirker metan-udledningen til atmosfæren.

Amelia-Elena Rotaru er modtager af et European Research Council Consolidator Grant med projekttitlen “Conductive Minerals as Electrical Conduits in Methane Cycling” og af et Novo Nordisk Ascending Investigator grant, hvor hun undersøger, hvordan visse metanogener kan omdanne CO2 og elektricitet til metan.

Læs mere om det her.