Exploration of biogas systems to unveil the acetogen community: who are they and can we find them?

Biogasproduktion genom anaerob nedbrytning (rötning) av organiskt avfall har stor potential att reducera och ersätta beroendet av fossila bränslen genom att använda avfall som en resurs. Rötning är en komplex nedbrytningsprocess där organiskt material bryts ner i flera steg genom ett samarbete av olika mikroorganismer. Bland dessa mikroorganismer spelar acetogenerna en central roll. Deras huvudsakliga produkt, acetat, är ett viktigt substrat för de metanproducerande mikroorganismerna i det sista nedbrytningssteget. Acetogener är en allmänt förekommande grupp av mikrober som kan hittas i många olika syrefattiga miljöer, från gastrointestinala system till jord/sediment och biogasreaktorer. Medan denna grupp är välstuderad i många miljöer är dess identitet och funktion i biogassystem mer okänd. En kartläggning av okända acetogener och deras metabola funktioner i sådana system kan ge värdefulla verktyg för att optimera biogasprocesser. Dessutom är acetogener av särskilt intresse med anledning av sin förmåga att fixera koldioxid och potential att användas vid tillverkning av biobaserade kemikalier. Syftet med denna avhandling var att undersöka acetogena organismer i olika biogassystem, genom användning av både molekylära och odlingsbaserade metoder. Arbetet inkluderade isolering och karaktärisering av en acetatproducerande bakterie, analyser av 16S rRNA-gensekvenser samt metagenomik från olika biogassystem. Resultaten visade på förekomst av flera kända men också okända och ännu ej odlade potentiella acetogener, med gener som kodar för nyckelenzymer i den s k reduktiva acetyl-CoA-vägen (Wood-Ljungdahl pathway, WLP). Emellertid visade flera av dessa kandidater avsaknad av essentiella enzymer i WLP, såsom kolmonoxiddehydrogenas och acetyl-CoA-syntetas, vilket väckte frågor om definitionen av acetogener och ledde till utforskande av alternativa reaktionsvägar.