I lærebøkene står det nemlig at det er to ulike typer nitrifiserende bakterier som står for all oksydasjonen av ammoniakk (NH3) til nitritt (NO2-) og senere nitrat (NO3-).

Det viser seg at disse bakteriene sannsynligvis er langt mindre viktige i nitrogenkretsløpet enn tidligere antatt. I stedet ser det ut til at brorparten av jobben kan utføres av en helt annen type mikroorganismer: Archaea.

Professor Christa Schleper ved Institutt for biologi er spesialist på archaea, og det er hun som står bak denne oppdagelsen som kan bli dyr for lærebokforlagene.

Småkryp man har visst lite om

Men ennå gjenstår mye forskning - archaea er nemlig en type småkryp som man hittil ikke har visst all verdens om.

- Mange av dem er vanskelige å dyrke i laboratoriet, da jordsmonnet er et komplisert system som ikke lar seg kopiere på laboratoriet. Kun archaea som lever i varme kilder, eller i andre ekstreme miljø, trives godt under slike kunstige forhold, forklarer hun.

Lenge trodde derfor forskere også at archaea kun levde i ekstreme miljø. Og disse enkle organismene ble antatt å spille en langt mindre viktig rolle enn bakteriene i for eksempel jorden og havet.

Rett og slett fordi de ikke var observert der i særlig grad.

Archaea i bøtter og spann

Men det var før genteknologi gjorde det mulig å sekvensere DNA fra nær sagt hva som helst. For tar du en prøve av jord fra hagen din, og ekstraherer all DNA du finner i den, finner du at det er mer enn bare bakterier der. Det er archaea også. I massevis.

- I et gram jord, finner du gjennomsnittlig minst 10.000 arter mikroorganismer, forklarer Schleper. Og jo mer forskerne studerer jordprøver, jo mer archaea finner de.

Schleper har spesialisert seg på å klone DNA fra jordprøver, og ekstrahere lange strenger av arvestoffet.

Slik kan hun finne ut hvor mange forskjellige organismer som er opphav til alt arvestoffet i prøvene - og ved å studere genene i de lange DNA-fragmentene, kan hun også resonnere seg frem til hvilke egenskaper de har.

Å finne identiteten til mikroorganismen gjøres ved å lete etter et såkalt fylogenetisk markørgen, rRNA-genet, eller genet for ribosomal RNA.

Dette genet finnes nemlig i alle levende organismer. Ved å analysere hvilke andre gener som finnes på forskjellige lange DNA-fragmenter med rRNA-genet på, kan Schleper så finne ut om de stammer fra samme art, eller fra forskjellige arter.

- Det var slik forskere i utgangspunktet oppdaget at archaea fantes i jordprøver også, og ikke bare i varme kilder eller på dypt hav, forklarer hun.

Trengte bunnsolide bevis

Schleper og samarbeidspartnerne hennes vakte oppsikt da de tidligere i år i Nature kunne avsløre at noe av archaea-arvestoffet som fantes i jordprøver, også inneholdt gener for oksydasjon av ammoniakk.

Akkurat slik nitrifiserende bakterier hadde. Hun fikk straks en mistanke om at Archaea derfor kunne være viktige brikker i nitrogenkretsløpet. Og forskergruppen hennes begynte å samle bevis for denne teorien:

• Først lette de i jordprøver etter enzymet som var produktet for oksydasjonsprosessen - og fant det i store mengder.
• I tillegg lette de etter bestemte lipider som er kjente produkter av archaea, og ikke bakterier. Disse fant de også i store mengder.

Jordprøvene ble hentet inn fra flere lokaliteter, fra den greske øyen Santorini, via Tyskland til Bergen. Overalt så det ut til at bakteriene ble danket ut av archaea.

Og jo dypere de gravde, jo færre bakterier fant de - mens mengden archaea var konstant.

Resultatene presenterte hun for tidsskriftet Nature, som likte det de leste. Men de ville ikke publisere det - ikke med en gang.

- De sa: “Skal du spenne beina under et 100 år gammelt dogme, bør dokumentasjonen din være bunnsolid”, forklarer Schleper.

Derfor satte gruppen seg ned med prøvene igjen, og gjorde en ny type analyse.

I store mengder

Denne gangen lette hun etter RNA-kopier av akkurat det genet som blir uttrykt når archaea-organismene oksyderer ammoniakk.

Da hun fant også det i store mengder, var redaktørene i Nature - og fagfellene som vurderte artikkelen - endelig fornøyde, og artikkelen ble antatt.

- Men, det er fortsatt tidlig å snakke om å skrive om lærebøkene, understreker Schleper.

For selv om hun har vist at archaea finnes i store mengder i jordsmonnet, og selv om de uomtvistelig oksyderer ammoniakk, er det fortsatt tenkelig at bakteriene bidrar mer effektive i prosessen. Derfor er neste skritt for Schleper å forsøke å finne ut hvem som betyr mest for nitrogenkretsløpet - archaea eller bakterier.

- Enten ved å forsøke å stanse prosessen i den ene gruppen, og se hvilken effekt det har på den totale oksydasjonen, eller forsøke å karakterisere biokjemien som ligger til grunn for hver av dem, forklarer Schleper.

Nye genetiske metoder

Dersom archaea da viser seg å være den viktigste bidragsyteren, kan det ha store ringvirkninger.

- Kanskje først og fremst for jordbruk, der nitrogensyklusen er helt avgjørende. I tillegg er nitrifisering viktig i rensing av kloakk, forklarer Schleper.

Forståelsen av nitrifisering i jordsmonnet er også viktig for å forstå eutrofisering, eller overgjødsling av innsjøer og kystvann.

Revolusjonen som er på gang i forskningen på småkrypene i jordsmonnet skyldes nye genetiske metoder.

Men Schleper peker på at forskere ved Universitetet i Bergen forutså det enorme mangfoldet lenge før de nye teknikkene var tilgjengelige:

- Professor Vigdis Torsvik her på Institutt for biologi beregnet allerede på åttitallet at artsmangfoldet i jordsmonnet ville være så stort. Den gangen var det ikke alle som trodde helt på henne, men moderne teknologi har vist at hun hadde helt rett, sier Schleper.