Symbiose van micro-organismen die elkaars stofwisselingsproducten als nutriënten gebruiken
Veel micro-organismen worden in hun activiteit geremd door de stofwisselingsproducten die ze zelf uitscheiden. Als er dan een ander micro-organisme in de nabijheid is dat die producten als substraat gebruikt hebben beide voordeel. Zo’n kritieke afhankelijkheid van producent en consument komt veel voor in microbiële matten en biofilms.
Een bekend voorbeeld is de vorming van methaan onder zuurstofarme omstandigheden, bijvoorbeeld in een slootbodem. Dit verloopt in drie stappen. Eerst worden organische macromoleculen (koolhydraten, eiwitten en vetten) afgebroken tot monomeren (oligosachariden, aminozuren en vetzuren) door een gemengde gemeenschap van heterotrofe bacteriën. Daarna worden deze producten gefermenteerd tot laagmoleculaire organische zuren zoals lactaat, butyraat en acetaat door fermenterende bacteriën. Vervolgens worden deze producten gemineraliseerd tot methaan (dat ontwijkt) door methanogene Archaea.
Een ander voorbeeld is de mineralisatie van stikstof. Bij de afbraak van organisch materiaal komt ammonium (NH$$$_4$$$$$$^+$$$) vrij dat door ammoniumoxideeerders zoals Nitrosomonas wordt omgezet in nitriet (NO$$$_2$$$$$$^–$$$) en vervolgens door nitrietoxideerders zoals Nitrobacter in nitraat (NO$$$_3$$$$$$^–$$$), dat vanuit het poriewater door planten wordt opgenomen.
Uit microscopisch onderzoek blijkt dat de directe nabijheid van cellen in deze microbiële consortia erg belangrijk is. In sommige gevallen is er zelfs sprake van een geleidende matrix waarmee de cellen aan elkaar vast zitten om zo een directe overdracht van elektronen te bewerkstelligen.
Syntrofie tussen microben wordt ook gezien als een mogelijk voorstadium voor de endosymbiose bij de oorsprong van de Eukaryota. Volgens deze “syntrofie-hypothese” ontstonden Eukaryota uit een syntrofische relatie tussen een sulfaat-reducerende deltaproteobacterie in symbiose met een sulfaat-oxiderende alfaproteobacterie en een waterstof-producerende Asgard-archaeon.
