Op die manier wordt voorkomen dat wegsijpelend methaan uit de oceaanbodem een weg naar de atmosfeer vindt.

Methaan is bij menig persoon vooral bekend als broeikasgas. Maar er zijn ook dieren die van methaan smullen. Onderzoekers zijn in een nieuwe studie op een opmerkelijke symbiose gestuit tussen diepzeewormen en bacteriën. De diepzeewormen blijken namelijk gebruik te maken van liftende bacteriën om methaan op te nemen; iets wat ze op zichzelf niet zouden kunnen. Het betekent dat deze wormen een manier hebben gevonden om op plekken te leven wat zonder de bacteriën niet mogelijk zou zijn. De studie werpt dan ook nieuw licht op de nog altijd mysterieuze diepzee.

Diepzeewormen
In de studie besloten de onderzoekers af te reizen naar gebieden voor de kust van Zuid-Californië en Costa Rica waar methaan uit de oceaanbodem sijpelt. Onderzoek naar deze plekken is erg belangrijk, want op die manier kunnen wetenschappers steeds beter in kaart brengen hoeveel van dit wegsijpelende broeikasgas uiteindelijk in de atmosfeer terecht komt. In de bestudeerde gebieden troffen de onderzoekers de borstelwormen Laminatubus en Bispira aan. De wormen zijn vooral in groten getale aanwezig in de buurt van scheurtjes in de oceaanbodem waar koolwaterstoffen uit sijpelen. Lang snapten wetenschappers niet waarom de wormen juist op deze plekken voorkwamen. En dus besloten ze deze wormen aan een inspectie te onderwerpen.


Afbeelding van de diepzeewormen aangetroffen op de zeebodem voor de kust van Costa Rica. Afbeelding: Alvin/WHOI

Met behulp van robotonderzeeërs namen de onderzoekers een monster van de bodem, zo’n 1800 meter onder het oceaanoppervlak. Nadat de wormen waren opgevist, analyseerden ze hun weefsel en bepaalden ze de koolstofisotopen die ze hadden geconsumeerd. Alle organismen hebben namelijk koolstof – in een of andere vorm – nodig om te overleven. Ze absorberen dit via metabolische processen. Door de verhouding tussen koolstof-13 en koolstof-12 te bestuderen, kunnen onderzoekers ontrafelen waar deze koolstof precies vandaan komt en bovendien de omstandigheden waaronder het gevormd is, openbaren.

Methaan
Na een grondige inspectie blijkt dat de verhouding tussen de twee koolstofisotopen bijzonder laag is. En dit betekent dat de koolstof in het lichaam van de worm waarschijnlijk afkomstig is van methaan. De wormen zijn fysisch echter niet in staat om methaan rechtstreeks op te nemen. Daarvoor hebben ze bepaalde methanotrofe bacteriën nodig; organismen die koolstof en energie halen uit methaan. En op deze manier is de bijzondere samenwerking tussen bacteriën die tot de Methylococcaceae-familie behoren en de twee borstelwormen tot stand gekomen. “De wormen nemen het methaan indirect uit de bacterie op als voedingsstof en gebruiken dit voor hun eigen groei,” legt onderzoeker Shana Goffredi aan Scientias.nl uit. “De worm profiteert van de nieuwe energiebron, waardoor de concurrentie met andere dieren afneemt.”

Voordeel
Maar wat heeft de bacterie hier eigenlijk aan? “Deze wormen zorgen voor een comfortabel onderkomen voor de bacteriën op de buitenkant van hun kop,” legt Goffredi desgevraagd uit. “De bacterie haalt waarschijnlijk iets uit de worm, misschien wel een soort molecuul dat ervoor zorgt dat ze beter op het weefsel van de worm kunnen blijven plakken. Het kan nuttig zijn voor een klein, eencellig organisme zoals een bacterie om samen te werken met een groter, mobieler dier om tussen verschillende leefgebieden te reizen, waardoor op efficiëntere wijze aan diverse behoeften kan worden voldaan. Daarnaast bereiken de bacteriën veel hogere dichtheden op het oppervlak van een worm dan als ze alleen door het water drijven.”


Verrassend
De bacteriën en de wormen zijn dus een opmerkelijke samenwerking aangegaan die voor beide voordeel oplevert. Maar hoe verrassend is dit eigenlijk? “Achteraf gezien is het misschien niet eens zo verrassend,” zegt Goffredi. “De wormen zijn namelijk in het verleden al door veel wetenschappers waargenomen in gebieden waar methaan wegsijpelt. In feite zijn er zelfs 200 miljoen jaar oude fossiele formaties met sporen van deze wormen aangetroffen. Dit suggereert dat ze al heel lang in dit soort gebieden gedijen, waarbij ze waarschijnlijk profiteren van het methaan dat ze opnemen via bacteriën.”

Broeikasgas
Maar methaan is niet alleen maar een voedingsstof voor menig diepzeeorganisme. Wij kennen het voornamelijk als een belangrijk broeikasgas. Sterker nog, na koolstofdioxide is methaan het belangrijkste broeikasgas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Zo is methaan verantwoordelijk voor twintig tot dertig procent van de stijgende temperaturen. De diepzeewormen helpen in ieder geval wel een handje mee om vrijgekomen methaan op te ruimen. “Het meeste methaan dat in oceaansedimenten wordt geproduceerd, wordt in diezelfde sedimenten – door andere (oer)bacteriën – opgenomen,” vertelt Goffredi. “Er is echter wat methaan dat ontsnapt. En dit methaan wordt opgegeten door de bacteriën en wormen.” Het betekent dus dat ze voorkomen dat wegsijpelend methaan uit de oceaanbodem een weg naar de atmosfeer vindt. “We hebben echter nog geen berekening gemaakt hoe groot hun bijdrage in de volledige methaancyclus is.”

De studie biedt inzicht in de nog altijd mysterieuze diepzee en zijn bijzondere bewoners. “Het herinnert ons eraan hoe weinig we eigenlijk over onze planeet weten, aangezien 75 procent ervan bedekt is met diep water,“ zegt Goffredi. Het onderzoek licht in ieder geval een tipje van de sluier over de bijzondere aard van de relatie tussen wormen en bacteriën die op extreme diepte leven. Bovendien veranderen de onderzoeksresultaten ons begrip over sijpelende ecosystemen. En dat is heel belangrijk, zeker aangezien scheurtjes in de oceaanbodem onder toenemende druk komen te staan door diepzeemijnbouw en -boringen. De onderzoekers benadrukken dan ook dat schade aan deze ecosystemen, zonder dat we ze volledig begrijpen, verstrekkende gevolgen kan hebben. Want op die manier wordt er steeds meer methaan in de atmosfeer gepompt. Daarom is het heel belangrijk om de processen op extreme diepte steeds verder in kaart te brengen en te bestuderen welke organismen een positieve bijdrage leveren om te voorkomen dat methaan de atmosfeer bereikt.