NMBU-forsker får 24 millioner fra EU til grunnforskning på mikroorganismer

Det europeiske forskningsrådet (ERC) annonserte nylig at Arntzen får støtte på to millioner euro til et nytt forskningsprosjekt om mikroorganismer. Med dagens kurs tilsvarer det omtrent 24 millioner norske kroner.

Mikrobene NMBU-forskeren skal undersøke kan gi oss mange, nye muligheter. Hvis vi lærer å forstå dem bedre, kan kunnskapen bli en nøkkel til å løse store utfordringer innen miljø, klima og matproduksjon.

– Det er utrolig hva disse mikrobene og deres enzymer potensielt kan brukes til. Finner vi ut av hvordan de fungerer, kan de bli et kraftig problemløsningsverktøy for oss som samfunn, sier Arntzen.

Grunnforskning på mikrober

I prosjektet skal forskerne drive grunnforskning for å avdekke hvordan spesifikke mikroorganismer og enzymer fungerer i naturen.

– Vi skal se på hvilken rolle disse mikrobene har i nedbrytningen av plantemateriale i ferskvann og i sedimenter, sier Arntzen.

– Akkurat disse mikrobene er spesielt interessante fordi de jobber med å bryte ned plantemateriale samtidig som de bruker nitrat til å «puste» i stedet for oksygen. Vi ønsker å få en bedre forståelse av hvordan mikrobene påvirker kretsløpet i jorda og hvordan de bidrar til å bryte ned biologisk materiale. 

Algetrøbbel i ferskvann og innsjøer

Hvorfor er det så spennende med mikrober som kan "puste" nitrat?

- Nitrat brukes blant annet som kunstgjødsel. Dersom store mengder nitrat fra landbruket lekker ut i nærliggende vann, kan det tilføre ekstra næring til vannet, hvilket igjen kan skape miljøproblemer, sier Arntzen.

Bakgrunnen for forskningsprosjektet som nå har fått EU-støtte, var en forstudie der NMBU-forskerne hentet prøver fra en rekke ferskvann som var preget av høy tilførsel av næringsstoffer. Når nitrat fra gjødsel og kloakkutslipp lekker ut i nærliggende vann, kan det forårsake algeoppblomstring, mangel på oksygen og tap av biologisk mangfold i vannet. Mjøsa og deler av Oslofjorden nevnes ofte som eksempler på vann som preges av mye næringsstoffer, men mange mindre ferskvann på Østlandet, slik som Årungen i Ås, faller også i denne kategorien.

Bruk av gjødsel i landbruket er nødvendig for å opprettholde verdens matproduksjon, men overdreven bruk kan altså skape alvorlige økologiske problemer for miljøet.

En måte å motvirke dette på er å lede avrenningsvann fra landbruket gjennom et rensebasseng fylt med flis og hogstavfall. Dette skaper gode vekstforhold for mikrober som «puster» nitrat og produserer oksygen mens de bryter ned flisen. Per i dag vet vi at disse mikroorganismene finnes, men akkurat hvordan de fungerer, vet vi lite om. 

Et tolv år gammelt mysterium

For tolv år siden fant forskere i Nederland en mikroorganisme som var i stand til å produsere sin egen oksygen mens den "pustet” nitrat. Når de så dypere i forskningsdataene fant de et spesielt enzym som kunne produsere oksygen fra nitrogenmonoksid.  Dessverre viste det seg å være svært vanskelig å jobbe med dette enzymet. Tolv år senere har fremdeles ingen vært i stand til å studere enzymet i dybden. Men nå finnes det nytt håp. Arntzen har nemlig funnet det spesielle enzymet i flere ferskvann i Norge, blant annet i Årungen i Ås.

Nå ønsker han å bruke EU-finansieringen til å finne ut av hvilke egenskaper enzymet har og hvordan det fungerer i naturen.

– Mye har skjedd på 12 år! Med den teknologien og ekspertisen vi har tilgjengelig gjennom enzymforskningen på NMBU i dag, med tilgang til hypermoderne instrumenter og i samarbeid med ledende internasjonale eksperter, så er vi i en unik posisjon til å løse dette mysteriet, sier Arntzen.

I tillegg til økt kunnskap, vil forskerne også se på mulige, bioteknologiske anvendelser av mikrobene. Kanskje kan de brukes innen områder som produksjon av nedbrytbar plast og til en grønnere fremstilling av produkter til bruk i kosttilskudd, kosmetikk, kjemisk industri og lignende.

– Gjennom å utforske dette kunnskapsgapet kan vi forhåpentligvis oppdage ennå ubeskrevne enzymer eller enzymsystemer med høyt potensiale for utnytting i mange grønne, industrielle prosesser, sier Arntzen.

Verdifull innsikt

– Dette er en viktig videreføring av den solide forskningsinnsatsen som har foregått her på fakultetet over mange år, sier Sigrid Gåseidnes, dekan ved NMBUs fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap.

– Satsing på grunnforskning er svært viktig for hvordan vi som samfunn skal kunne møte de store bærekraftsutfordringene vi står ovenfor. Med den typen basiskunnskap om hvordan naturen fungerer som vi får i dette prosjektet, kan vi lettere løse store samfunnsutfordringer knyttet til forvaltning av naturressurser og en mer bærekraftig matproduksjon, sier hun.

Målsetninger for prosjektet

– Tildelingen fra EU gir oss store muligheter til å utforske disse spørsmålene nærmere. Vi kan ansette enda flere, flinke folk, og la gode hoder sitte sammen og jobbe med disse vitenskapelige spørsmålene i fellesskap, sier Arntzen.  

Målene for prosjektet er:

• Å biokjemisk karakterisere flere oksygen-produserende enzymer og løse et tolv år gammelt vitenskapelig mysterium
• Å beskrive et nytt enzymsystem i naturen for nedbryting av lignocellulose (planterester/flis/hogstavfall)
• Å oppnå betydelig ny informasjon om biologiske prosesser og økologien i næringsrike ferskvann og innsjøer

En ny generasjon forskere

–  Dette er en tildeling vi er utrolig stolte av og det går rett inn i kjernen i NMBUs profil som bærekraftsuniversitet. NMBU har et tungt og banebrytende forskningsmiljø som jobber med hvordan vi kan lære av naturens egne prosesser for å løse klima og miljøutfordringer. Magnus er en del av en ny generasjon forskere som utvikler denne kunnskapen videre. Jeg gratulerer både Magnus og hele forskergruppa med en tildeling som ikke bare er viktig for NMBU, men som kan bidra til å løse store samfunnsutfordringer, sier rektor Siri Fjellheim.

om prosjektet

Tittel: NOD-AOL, Nitric-oxide-driven anaerobic oxidation of lignocellulose

Prosjektleder: Magnus Øverlie Arntzen

Finansiering: 2 millioner euro (omtrent 24 millioner norske kroner) fra Det europeiske forskningsrådet (ERC) gjennom ERC Consolidator Grant

Organisering: Prosjektledelsen er organisert i forskningsgruppen The Protein Engineering and Proteomics group ved Fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap på NMBU. Prosjektet vil også samarbeide med andre relevante forskningsmiljøer ved NMBU.

Tidsramme: 5-årig prosjekt med oppstart medio 2024