DIE LUG AS STIKSTOFBRON (1)

DIE WÊRELD VAN DIE KLEINSTES  (11)

SKOOLPROJEK

Lees reeks by Mikrobes - Wêreld van die kleinstes

Jac Schoonens

Ons het verlede keer belowe om in hierdie aflewering oor die lug as stikstofbron te gesels en stikstofverbindings in die grond te bestudeer.

Elke plantselletjie is eintlik net 'n kamertjie van 'n groot laboratoriumgebou. In elke kamertjie word ingewikkelde stowwe skeikundig afgebreek en weer opgebou tot ander, wat soms nog meer ingewikkeld is. Buite die groot plantlaboratorium is die klomp medewerkers, die mikrobes, wat die grondstowwe vir die plant voorberei.

Ons het gesien hoe sommige mikrobes die dooie plantdeeltjies in die grond afbreek en daarna nitrate van maak. Die nitrate word deur die plant opgeneem en in die klein laboratoriumkamertjies verwerk tot eiwit en ook tot die protoplasma, die draer van die lewe.

So stel die afgestorwe plantdeeltjies in die grond hul eiwitte tot beskikking van die plante wat op hul plek sal groei.

Maar wat van die uitgeputte grond: van die grond waarin die nitrifikasie-bakterieë al die eiwitte gebruik het om nitrate van te maak, en hierdie nitrate deur die wortels as voedsel vir die lewende plant ingesuig is?

Natuurlik sal die moderne boer dan ook van die kunsmisstowwe gebruik maak om die grond met stikstof te verryk. Maar ook die natuur self het vir 'n ander stikstofbron gesorg, naamlik die stikstof uit die lug.

Dit is die jaar 1885
In sy laboratorium doen die Franse skeikundige Berthelot navorsing in verband met die samestelling van die grond. Daarby stel hy 'n snaakse ding vas. Hy het 'n stuk grond ontleed en so ook bepaal hoeveel stikstof in die grond is. 'n Rukkie later maak hy weer 'n ontleding van dieselfde grond en dan sien hy dat die hoeveelheid stikstofverbindings toegeneem het.

Dit kan Berthelot nie verstaan nie. Sou sy ontledings nie reg wees nie? Hy begin opnuut. Maar ook hierdie keer is die stikstofgehalte hoër – selfs meer as die tweede keer. Dit lyk vir die ondersoeker asof die grond stikstof bygekry het. Maar hoe? Daar is niks aan die grond bygevoeg nie – geen kompos nie, daar het nie diere op geloop en hul mis afgeskei nie en daar is ook nie plante ingeploeg nie.

Tot laat in die nag stap Berthelot heen en weer in sy laboratorium en peins oor hoe dit moontlik is dat daar stikstofverbindings in die grond kom sonder dat dié daaraan toegevoeg word.

Dit word later en later. Die son begin opkom. Die navorser maak die venster oop en asem die fris oggendlug diep in sy longe in. "Lug!", dink hy, "lug bestaan vir vier-vyfdes uit stikstof en een-vyfde uit suurstof. Die suurstof word deels deur die bloed wat deur die longe stroom opgeneem; maar die stikstof maak niks nie en dit asem ek weer onveranderd uit. Tog is dit vir my liggaam nodig om eiwitte op te bou. Sonder eiwitte is lewe mos nie moontlik nie. Die enigste stikstofbron wat die liggaam kan gebruik, is die voedsel. Die mens eet dierlike en plantprodukte. Maar ja, ook diere en plante moet die stikstof deur middel van voeding opneem. Ook hulle kan die stikstof wat hulle insasem, nie gebruik om daarvan eiwitte en ander stikstofverbindings op te bou nie. Deur hul wortels moet die plante hul stikstof in die vorm van soute uit die grond opneem.

Maar hoe kom die stikstofverbindings nou in hierdie grond en word steeds meer, terwyl die ou stikstof tog almal verbruik is? Sal dit dan werklik so wees dat die stikstof uit die lug op een of ander manier met ander stowwe in die grond verbind word? Maar juis stikstof, die raaiselagtige gas wat hom so moeilik met ander stowwe verbind?

En tog...

Marcelling Berthelot is 'n slim man en hy het reeds baie belangrike wetenskaplike werk gedoen. Hy is nie 'n man wat gou sal sê dat in die natuur 'dit of dat' nie moontlik is nie. Toe onthou hy skielik sy kollegas Schloessing en Muntz wat vasgestel het dat daar in die grond op 'n 'biologiese' manier ammoniak in nitraat verander word. Dalk is dit ook 'n biologiese proses wat lugstikstof aan ander stowwe vaslê.

'n Paar weke later het Berthelot sekerheid: dit ís die lugstikstof wat in die grond met ander stowwe tot eiwitverbindings opgebou word, en dit ís 'n biologiese proses. Hy het die grond ontleed en die hoeveelheid aanwesige stikstof bepaal. Toe het hy die grond in drie porsies verdeel.

Nommer een het hy verhit, nommer twee met sterk loog behandel, en aan nommer drie niks gedoen nie.

Hy het die drie grondmonsters laat staan en later weer ondersoek.

In die eerste porsie was die hoeveelheid stikstof onveranderd;
net so in nommer twee;
maar in nommer drie was daar egter meer stikstof as aan die begin van die toets,

Die hitte en die loog het die lewe in die grond dus vernietig.

Watter soort lewe dit moet wees het Berthelot nog nie geweet nie want dit was nog 'n paar jaar voordat ontdek is dat daar in die grond ontelbare mikrobes lewe wat 'n groot invloed op die plantelewe het. Ook sou dit vir Berthelot moeilik wees om hom voor te stel in watter vorm die stikstof in die grond vasgelê word, want dit is naamlik in die vorm van bakterieë.

So 'n bakterietjie 'asem' stikstof in. As die stikstof in die klein bakterie-liggaampie gekom het, dan word dit saam met die kos wat die bakterie geëet het tot eiwit verbind. Dié bakterie eet hom rond en verdeel dan in twee. Die twee bakterieë wat so ontstaan het, doen dieselfde, en so is daar na 'n rukkie 'n taamlike klompie bakterieë. Net soos elke lewende wese moet ook die bakterieë eendag sterwe. Al die bakterie-lykies beteken klein klompies eiwit wat weer deur ander bakterieë genitrifiseer word, dus eers verander word in ammoniak en daarna in nitraat wat deur die plante as voedsel opgeneem kan word.

Ons kyk volgende keer na die stikstofbindende bakterieë en die knoppiesbakterieë.