Hoe werkt methanogenese?
Bij methanogenese worden eenvoudige stoffen omgezet in methaan (CH₄). Een veelvoorkomende route is hydrogenotrofe methanogenese: hierbij gebruikt een methanogeen waterstof (H₂) als energiebron en koolstofdioxide (CO₂) als koolstofbron. De globale reactie is: koolstofdioxide plus waterstof wordt omgezet in methaan en water.
In de darm kan waterstof ontstaan wanneer bacteriën voedingsvezels en andere koolhydraten fermenteren. Methanogenen kunnen die waterstof gebruiken. Dit is een vorm van metabole samenwerking, ook wel cross-feeding genoemd. Het precieze effect op de fermentatie hangt af van de omstandigheden en de aanwezige micro-organismen; methaanvorming betekent niet automatisch dat de spijsvertering efficiënter is of dat er meer voedingsenergie wordt opgenomen.
Andere routes en soorten methanogenen
Methanogenen worden onder meer ingedeeld naar de stoffen die ze gebruiken. Hydrogenotrofe methanogenen benutten doorgaans waterstof en koolstofdioxide. Methylotrofe methanogenen gebruiken methylverbindingen, zoals methanol of bepaalde methylamines. Acetoclastische methanogenen maken methaan uit acetaat. Niet alle routes komen even vaak voor in elke omgeving, en de soorten die in de menselijke darm worden aangetroffen zijn niet allemaal geschikt om elke route te gebruiken.
Voorbeelden van methanogene archaea zijn:
- Methanobrevibacter smithii, een veelvoorkomende methanogeen in de menselijke darm.
- Methanosphaera stadtmanae, een soort die in de menselijke darm voorkomt en methylverbindingen kan benutten.
- Methanomassiliicoccus-soorten, methylotroof methanogenen die onder meer in de darm zijn aangetroffen.
- Methanococcus-soorten, die vooral bekend zijn uit bepaalde mariene en andere zuurstofarme milieus.
Dit zijn archaea, geen methaanproducerende bacteriën. De term ‘methaanproducerende bacteriën’ wordt soms informeel gebruikt, maar is wetenschappelijk niet juist voor methanogenen.
Waar leven methanogenen?
Methanogenen zijn te vinden op plaatsen waar weinig of geen zuurstof beschikbaar is en geschikte voedingsstoffen aanwezig zijn. Voorbeelden zijn natte bodems en moerassen, sedimenten in meren en zeeën, afvalwaterinstallaties en het spijsverteringsstelsel van herkauwers. Ook in de menselijke darm kunnen ze voorkomen.
In de darm leven methanogenen samen met bacteriën en andere micro-organismen. De bacteriën kunnen onder meer waterstof produceren tijdens de fermentatie; methanogenen kunnen die vervolgens gebruiken. De precieze samenstelling van deze gemeenschap verschilt van persoon tot persoon.