Ademen zonder zuurstof—het klinkt bijna als een sciencefictionverhaal. Toch hebben onderzoekers opnieuw bewezen dat de natuur ons steeds weet te verrassen. We zijn zo gewend te denken dat zuurstof essentieel is voor het leven, dat het idee van een organisme dat ‘ademt’ met elektronen ronduit vreemd aanvoelt.
Leven op de meest onmogelijke plekken
Stelt u zich voor: diepe hydrothermale bronnen aan de oceaanbodem—ver, donker, koud. Of de grotten van Limburg, waar bijna geen zuurstof is. Zelfs in uw eigen darmen zijn er gebieden waar de lucht schaars is. Precies op zulke extreme plekken stuitten wetenschappers op levende wezens die succes boeken zonder de hulp van zuurstof.
Een internationaal onderzoeksteam, geleid door bio-onderzoeker Caroline Ajo-Franklin van Rice University, ontdekte dat sommige bacteriën gebruikmaken van bijzondere verbindingen, zogenoemde naftochinonen (die qua basisstructuur lijken op naftaleen), waarmee zij een vergelijkbare functie als zuurstof vervullen. Dit baanbrekende onderzoek werd gepubliceerd in het toonaangevende blad Cell.
Het komt er kortgezegd op neer dat deze bacteriën hun overtollige elektronen naar buiten pompen in een proces dat ‘extracellulaire ademhaling’ heet. Daarbij ontstaat letterlijk een stroompje elektriciteit—en dat alles zonder zuurstof. Eerder was dit soort ‘elektrische ademhaling’ alleen aangetoond bij bijzondere microben in laboratoria, maar nu is vastgesteld dat een heel bekende bacterie—Escherichia coli, berucht én geliefd in de biotechnologie én aanwezig in onze eigen darmen—het kunstje ook beheerst.
Hoe werkt dat nou, elektriciteit ademen?
Het geheim zit volgens de onderzoekers in een molecuul dat HNQ heet (voluit: 2-hydroxy-1,4-naftochinon). Deze stof fungeert als een soort elektrische koerier binnen de bacterie. Sommige E. coli-stammen gebruiken HNQ om overtollige elektronen af te voeren—alsof ze hun reststroom kwijt kunnen via een minuscule stroomdraad naar buiten. Dit proces staat officieel bekend als extracellulaire elektronenoverdracht (EET).
Promovenda Biki Bapi Kundu, hoofdauteur van de studie, omschreef EET als “een simpele, slimme manier waarop bacteriën zich kunnen aanpassen en overleven”. De naphtoquinonen (HNQ) brengen de elektronen van binnen naar buiten, zodat de bacterie verder kan met het verteren van bouwstoffen en het opwekken van energie—zonder ooit een snufje zuurstof nodig te hebben.
Praktische toepassingen dichterbij dan je denkt
Het onderzoeksteam werkte daarbij samen met het beroemde Palsson-lab van de Universiteit van Californië (San Diego) om te simuleren hoe deze bacteriën zich zouden gedragen zonder zuurstof, maar met veel oppervlakte om “stroom af te voeren”. En ja hoor—de bacteriën overleefden probleemloos dankzij hun elektrische strategieën.
Volgens Ajo-Franklin opent dit de deur naar biotechnologische innovaties waar je als leek misschien niet zo snel aan denkt. Denk maar aan NEDERLANDSE waterzuiveringsbedrijven als Vitens en Brabant Water: bacteriën met deze unieke ademhaling zouden afvalstromen binnenkort nóg efficiënter schoon kunnen maken. Ook voor medische diagnostiek, duurzame bioproductie én zelfs toekomstige ruimteverkenning kan deze vondst grote gevolgen hebben.
- Toekomstige afvalwaterzuivering kan sneller en efficiënter worden door deze bacteriën in te zetten
- Slimmere en duurzamere methodes om CO2 om te zetten met behulp van groene stroom—ook dat komt nu dichterbij
- Nieuwe manieren om vervuiling te bestrijden op lastige plekken (denk aan oude industrieterreinen of afgesloten grotten onder Maastricht)
De grote vraag: gaan we straks allemaal elektriciteit ademen?
Hoewel u voorlopig gewoon kunt blijven ademhalen zoals u gewend bent, laat dit onderzoek weer zien hoe veelzijdig het leven is. Wie weet vermijden straks zelfs onze schoonmaakbacteriën de muffe geur van chloor—en kiezen ze een elektrische ‘adempauze’.
Kortom: wat er in het lab in 2025 gebeurt, lijkt sciencefiction, maar zou zomaar het dagelijks leven in Nederland kunnen beïnvloeden. De natuur heeft duidelijk meer in huis dan we dachten—en dat is een gedachte die uitnodigt tot verder onderzoek. Vergeet vooral niet: een beetje nieuwsgierigheid loont altijd.