Mity i fakty: Na tropie bakterii nitryfikacyjnych - tajemnica biostarterów.

Jakiś czas temu, podczas dyskusji na forum Klubu Miłośników Tanganiki w jednym z tematów poświęconych filtracji okazało się, że jest, wiele niejasności, jeśli chodzi o popularne ostatnio "startery" pomagające rzekomo w szybkim zamknięciu cyklu azotowego w akwarium. Rozgorzała dysputa i każdy wraził swoje zdanie na temat tego, co znajduje się w owych magicznych buteleczkach. Jak nietrudno się domyślić, każdy miał swoje własne zdanie na ten temat, lecz tym co mnie zdziwiło, był fakt, że nikt tak dokładnie tego nie wie. Nikt nie ma pewnej, potwierdzonej informacji. Jak to możliwe w naszych czasach, że produkt używany w co drugim akwarium jest aż taką enigmą? Postanowiłem to sprawdzić :)

Najwięcej kontrowersji budzi najprostsze pytanie - czym one naprawdę są? Bo czym PODOBNO to wiadomo. Wg ich twórców - wielu czołowych firm akwarystycznych - są to buteleczki, które zawierają mieszankę bakterii nitryfikacyjnych, które wlane bezpośrednio do akwarium lub filtra zasiedlą je i pomogą zbiornikowi szybko, a nawet niemal natychmiast "dojrzeć" biologicznie. Są tacy którzy w to wierzą i zazwyczaj z powodzeniem używają starterów do wystartowania swoich akwariów - mimo, że skuteczność preparatów stoi pod znakiem zapytania, to pewne jest, że przynajmniej nie są szkodliwe. Wielu akwarystów jednak wątpi w ich działanie, twierdząc, że niemożliwym jest, by bakterie, które do życia potrzebują silnie natlenionej wody i stałego źródła amoniaku, mogłyby przeżyć długie miesiące lub nawet lata w małej plastikowej, szczelnie zamkniętej butelce.

Okazuje się, że nasi bułgarscy koledzy "po fachu" również zastanawiali się nad zawartością owych "magicznych buteleczek" i posunęli się nieco dalej - wysłali zapytanie o skład starterów do firmy Sera. Poniżej zamieszczam przetłumaczony fragment listu i następnie odpowiedź na niego:

"W ostatnich latach czytałem coraz więcej publikacji naukowych na temat nitryfikacji w środowisku wodnym, a bardziej szczegółowo w akwariach. Większość z nich pokazało, że nie ma związku między ilością bakterii Nitrobacter i Nitrosomonas, a poziomami amoniaku i azotynów. Badania przeprowadzone przez dr Timothy A. Hovanec'a udowodniły, że w rzeczywistości bakteriami utleniającymi azotyny w akwarium są szczepy z rodzaju Nitrospira.

W związku z tym stwierdzenie, że Wasz produkt (Nitrivec), który zawiera bakterie Nitrosomonas i Nitrobacter, ma znaczący wpływ na kształtowanie się cykl azotu, mija się z prawdą.

Moje pytanie zatem jest następujące - czy macie zamiar zrobić cokolwiek lub czy już prowadzicie własne badania, aby udowodnić swoje racje lub obalić powyższe wnioski? Czy macie w planie wycofanie Sera Nitrivec ze sprzedaży lub zmianę zawartych w nim bakterii?"

Odpowiedź na to pytanie nadeszła z Czech, a jej autorem jest kierownik sprzedaży międzynarodowej. Moje tłumaczenie najistotniejszego fragmentu:

"Muszę powiedzieć, że nie prowadzimy własnych badań dotyczących bakterii denitryfikacyjnych, ponieważ nie jesteśmy producentem tego produktu. Oczywiście jesteśmy w kontakcie z profesjonalistami naszych dostawców i technikami. Mam nadzieję, że rozumiesz, iż użyte gatunki bakterii są naszym "know-how" i nie mogę zdradzać takich informacji.Kupujemy skoncentrowane mieszanki bakterii z USA, od firmy, która prowadzi badania nad nimi od wielu wielu lat. Nie mieliśmy jak dotąd problemów z naszymi biologicznymi produktami i muszę powiedzieć, że są one bardzo popularne wśród naszych klientów.

Wiem, że niektórzy z naszych konkurentów wykorzystują przede wszystkim bakterie Nitrospira, wiem o tym."

Powyższe fragmenty korespondencji pochodzą z tego bułgarskiego forum.

Odpowiedź czeskiego przedstawiciela firmy Sera nie jest zaskakująca. Jednak przyznaje on otwarcie, że ich produkt nie zawiera bakterii z rodzaju Nitrospira.

Nitrospira? Zainteresowało mnie to, gdyż dotychczas czytałem jedynie o bakteriach z rodzaju Nitrosomonas i Nitrobacter, jako tych odpowiedzialnych za nitryfikację. Zainteresowały mnie więc badania dr Timothy A. Hovanec'a, na które powołuje się bułgarski akwarysta. Szybko odnalazłem stronę, której właścicielem jest ów doktor. W internetowych zbiorach można znaleźć wiele ciekawych naukowych publikacji, które zajmują się zagadnieniem nitryfikacji, jednak praktycznie żadna z nich nie skupia się na zastosowaniu w akwarystyce. Tutaj natomiast jest inaczej, dr Hovanec zdaje się prowadzić badania pod kątem właśnie naszego hobby i to jest nie lada gratka ;) No więc zacząłem lekturę.

http://www.timhovanec.com/index.html

I już od razu trafiłem na perełki. Autor strony udostępnił publice kilka relacji ze swych badań:

1. Identification of Bacteria Responsible for Ammonia Oxidation
in Freshwater Aquaria

2. Nitrospira-Like Bacteria Associated with Nitrite Oxidation
in Freshwater Aquaria

3. Comparative Analysis of Nitrifying Bacteria Associated
with Freshwater and Marine Aquaria

Próbowałem przeanalizować te publikacje, jednak nico mnie to przerosło. Zbyt wiele rzeczy tam jest niezrozumiałych dla zwykłego śmiertelnika takiego jak ja :), więc skupiłem się tylko na najistotniejszych kwestiach.

Tak więc, kolejno pokrótce, w pierwszej pracy autor skupia się na zweryfikowaniu jakie bakterie biorą udział w utlenianiu amoniaku, czyli pierwszym etapie procesu nitryfikacji. Wnioski są takie, że rozwój konkretnych szczepów zależny jest od rodzaju środowiska wodnego w jakim zachodzi nitryfikacja, a bardziej dokładnie od wielkości stężeń amoniaku. Proces nitryfikacji będzie przebiegał więc inaczej w zbiornikach hodowlanych, czy domowych akwariach, niż w wodach o dużo większych stężeniach azotu, takich jak ścieki i systemy kanalizacyjne. Stąd też można wysunąć wniosek, że dotychczasowe badania dotyczące nitryfikacji - na potrzeby o znaczeniu np. gospodarczym - nie mogły być wiarodajne, jeśli chodzi o zaadoptowanie ich do warunków akwariowych. W akwarium, gdzie stężenie amoniaku raczej nie przekracza 5mg azotu na litr wody, bakteriami odpowiedzialnymi za utlenianie go do azotynów są inne gatunki z rodzaju Nitrosomonas i Nitrosospira.

Druga praca skupia się na drugim etapie procesu nitryfikacji - utlenianiu azotynów. Do tej poru sądzono, że w akwarium słodkowodnym odpowiedzialne za to są bakterie z rodzaju Nitrobacter, jednak badania dr Hovaneca pokazały co innego. Mimo, że do badanego akwarium dodane były bakterie Nitrobacter i rzeczywiście azotyny zostały utlenione szybciej, niż w akwarium bez dodatku Nitrobacter, to ilość samych bakterii po jakimś czasie była jednak niewykrywalna, w przeciwieństwie do bakterii ze szczepu Nitrospira. Stąd też wniosek, że to te drugie są odpowiedzialne za przeprowadzenie drugiego etapu procesu nitryfikacji w środowisku słodkowodnego akwarium, nie zaś Nitrobacter, jak uważano dotychczas. Prawdopodobnie dodatek bakterii Nitrobacter (które zniknęły po jakimś czasie) dostarczył jedynie wartości odżywczych bakteriom faktycznie odpowiedzialnym za utlenianie azotynów.

Trzecia praca jest chronologicznie najstarszą i prawdopodobnie właśnie zawarte w niej badania skłoniły autora do zgłębienia tematu nitryfikacji pod kątem akwariów. Stwierdza on w niej bowiem, że okazuje się, iż w akwariach nieobecne są szczepy klasycznych bakterii, które odpowiedzialne są za nitryfikację w większych systemach wodnych, lub w naturalnym środowisku.

Ale jakie to ma znaczenie dla nas, akwarystów? Chodzi o to, że badania dr T. Hovaneca dyskredytują tzw. "startery", które zawierają bakterie z rodzaju Nitrobacter i inne nieodpowiednie dla akwarium szczepy. Coś mnie jednak zaniepokoiło, gdy czytałem informacje dotyczące samego doktora. Okazuje się, że jest on właścicielem firmy produkującej swoje własne startery. Czy jego badania mogą być więc wiarygodne? Od razu pojawia się myśl - krytykuje on inne startery, by zwiększyć sprzedaż swojego produktu.

Jeszcze chwila szukania i znalazłem komercyjną stronę dr Tima Hovaneca, gdzie można zakupić jego produkty - DrTim's Aquatics. Jest na niej również wiele ciekawych informacji dotyczących jego innych badań, ale także jego porad. Trafiam na taki tekst - Nitrifying mixtures should be labeled. Ciężko wierzyć na słowo komercyjnemu źródłu, jednak są to bardzo ciekawe informacje, o których nikt wcześniej nie wypowiadał się na głos - przynajmniej żadna z firm produkujących startery. Streszczę więc pokrótce jego meritum.

Tak więc, doktor Tim przestrzega, że każdy produkt zawierający szczepy bakterii powinien być oznaczony datą przydatności do użycia. Należy unikać tych, które takich informacji nie zawierają, lub podają jedynie jakiś nieczytelny kod, z którego nie można być pewnym, czy produkt jest jeszcze ważny. Dr Hovanec twierdzi, że w butelkach "starterów" faktycznie znajdują się żywe bakterie, jednak ich użyteczność zmniejsza się z czasem - wraz z długotrwałym brakiem tlenu i pożywienia. Wg niego obecna technologia nie pozwala na zapewnienie przydatności tego typu preparatów na wiele dłużej niż jeden rok (z zastrzeżeniem, że preparat w ogóle zawiera właściwe kultury bakterii na potrzeby akwarystyki). Wg niego preparat po upływie terminu ważności i tak pomoże w przyspieszeniu zamknięcia cyklu azotowego, ale w zdecydowanie mniejszym stopniu.

Dr Hovanec porusza kwestię niedowierzania akwarystów, że bakterie w rzeczywistości mogą tak długo przeżyć w zamkniętej butelce bez tlenu i bez pożywienia - bardzo częsty argument sceptyków starterów. Wg niego jest to jednak błąd spowodowany przypisywaniu bakteriom "ludzkich" cech. Bakterie potrafią przeżywać w takich warunkach bardzo długo (przez to przetrwały w swoich formach miliardy lat). Po prostu, większość bakterii, gdy nie mają warunków do funkcjonowania, przechodzą w stan "spoczynku" - w formę przetrwalników.

Jednak dr Hovanec zaznacza, że nie dotyczy to bakterii nitryfikacyjnych - one nie tworzą takich form, a mimo to, potrafią przetrwać bardzo długie okresy w niesprzyjających warunkach. Wyjaśnia on, że dzieje się tak, ponieważ bakterie nitryfikacyjne w takiej sytuacji drastycznie spowalniają swoje funkcje życiowe i produkują substancje, które chronią komórkę przed zniszczeniem i w takim stanie cierpliwie czekają na poprawę warunków. Im dłużej przebywają w nieprzyjaznych warunkach, tym głębszy ich stan uśpienia i tym dłużej zajmuje im powrót do normalnej pracy w przypadku poprawy parametrów środowiska, w którym się znajdują. Bakterie giną tylko kiedy ich ściana komórkowa zostanie zniszczona, co spowoduje wyciek substancji zawartych w niej, lub gdy taką ścianę przeniknie jakaś substancja trująca. Wychodzi więc na to, że bakterie nitryfikacyjne wcale nie są takie delikatne jak ogólnie się sądzi. Chyba każdy zgodzi się, że są to bardzo przydatne informacje, które zawsze pozostawały tajemnicą i były przedmiotem jedynie spekulacji i domysłów.

Dochodzenia trwało nadal, szukałem jakiegoś alternatywnego źródła, które potwierdziłoby to, o czym pisze dr Tim Hovanec.

Jakimś cudem trafiłem na dyskusję na stronie www.fishforums.net, w której w roku 2008 toczyła się zażarta dyskusja na temat badań i produktów dr Tima. Pełna argumentów "za", jak i "przeciw". Nie byłoby w tym nic nadzwyczajnego, gdyby nie fakt, że w pewnym momencie do dyskusji dołącza nowo zarejestrowana na tym forum osoba, która przedstawia się jako... dr Timothy Hovanec we własnej osobie. I tu zaczyna się robić ciekawie.

Dr Hovanec zamieszcza kilka bardzo długich i wyczerpujących postów. Opowiada o swojej młodzieńczej pasji - akwarystyce, o tym jak skończył szkołę i dostał szansę robienia tego, co kochał - pracę "z rybami". Od tamtego czasu do teraz prowadzi przeróżne badania dotyczące ryb, a w szczególności nad florą bakteryjną w akwariach. Opowiada jak wiele lat pracy zajęły każde z jego badań i o błędach, które popełniali jego poprzednicy. Co do starterów - uważa on, że kluczem do odpowiedniego działania starteru jest odpowiednia mieszanka bakterii - zaznacza, że to, co np. działa w fiolce w laboratorium, wcale nie musi funkcjonować poprawnie w akwarium. I tym się różnią jego badania od innych tego typu - on bada bakterie w akwarium. W dalszej części swojej wypowiedzi uzmysławia dyskutantom jakie są dzisiejsze realia badań naukowych - nikt nie sfinansuje ich "dla dobra ludzkości". Badania, żeby mogły zostać zasponsorowane muszą przynieść jakiś zysk sponsorom, a same badania są bardzo drogim przedsięwzięciem. Wiele innych argumentów, które przytacza w swoich postach z grubsza nakładają się na to, co zostało opisane wcześniej w moim tekście przy przytaczaniu jego prac, więc nie będę ich powtarzał po raz kolejny.

Dr Hovanec robi też kilka ciekawych uwag, jak na przykład to, że nitryfikanty nie lubią światła słonecznego (źle wpływa na nie długość fal UV), dlatego też nie znajdziemy ich na wierzchniej warstwie podłoża w akwarium.

Podsumowując tę część - ciężko przytoczyć właściwe słowa doktora Hovaneca, najlepiej poczytać samemu jego wypowiedzi i prace (linki zostały podane wcześniej w tekście), jednak mnie osobiście przekonuje to o czym mówi i pisze ten doktor-pasjonat.

Prawdopodobnie jest jeszcze wiele aspektów związanych z biologią w akwarium, które nie zostały do tej pory prawidłowo zdiagnozowane lub poznane. Warto samemu zagłębić się w temat, bo na internecie jest mnóstwo ciekawych wiadomości, choć trzeba uważać, bo w pewnym momencie można się złapać na tym, że im więcej się czyta, tym mniej się rozumie :) Jak widać z tego tekstu, niestety trzeba samemu zawsze ocenić czemu można wierzyć, a czemu nie, bo wiarygodność w dobie internetu to rzecz wielce niewiarygodna i ile osób, tyle różnych opinii. Więc zawsze należy pozostawiać w sobie trochę zdrowego dystansu i wszelkie ruchy w akwarium wykonywać ostrożnie i samemu weryfikować, co jest dobre, a co nie. Czy doktor Hovanec mówi prawdę? Kto wie... A co Ty o tym myślisz?

Poniżej przedstawiam jeszcze małe zestawienie kilku wybranych biostarterów różnych firm z zaznaczeniem, jakich bakterii używają w swoich preparatach. Od razu rzuca się w oczy jak mało firm udostępnia takie dane - moim zdaniem, nie zawsze musi to być spowodowane "tajemnicą handlową". Zapewne wiele z tych firm, jak wspomniana na początku artykuły Sera, kupuje produkt u dostawcy i nie bardzo interesuje się tym, co dokładnie siedzi w buteleczkach.

Tetra SafeStart - Nitrosomonas, Nitrosospira i Nitrospira

Sera Bio Nitrivec - prawdopodobnie Nitrobacter i Nitrosomonas

Nutrafin Cycle - Nitrosomonas i Nitrobacter

JBL FilterStart - JBL nie udostępnia informacji jakich szczepów bakterii używa

Seachem Stability - nie ma informacji co do rodzajów bakterii

Tropical Bacto-Active - również nie ma udostępnionych dokładnych informacji

AquaEl ActiBactol - nie ma informacji

Ikola Miktoorganizmy - j.w.


Źródła:
Paul C. Burrell, Carol M. Phalen, and Timothy A. Hovanec. Identification of Bacteria Responsible for Ammonia Oxidation in Freshwater Aquaria. Applied and Environmental Microbiology, Dec. 2001, p. 5791-5800

Hovanec, T. A., L. T. Taylor, A. Blakis and E. F. DeLong. 1998. Nitrospira- Like Bacteria Associated with Nitrite Oxidation in Freshwater Aquaria. Applied and Environmental Microbiology Vol. 64, No. 1: 258-264.

Hovanec, T. A. and E. F. DeLong. 1996. Comparative Analysis of Nitrifying Bacteria Associated with Freshwater and Marine Aquaria. Applied and Environmental Microbiology Vol. 62, No. 8: 2888-2896.