Voor het populair-wetenschappelijke programma de Universiteit van Nederland hield Louise Vet een aantal openbare colleges. Dit is een eigen weergave van haar college over onderzoek naar het leven in de bodem. Over sociale interactie tussen bacteriën en de noodzaak om zuinig te zijn op de bodem.
Wanneer je de vraag stelt: wat gebeurt er nou eigenlijk bij het groeien van zo’n plant? Dan blijkt dat het spannendste zich eigenlijk in de bodem afspeelt. In één gram van die bodem zitten 10 miljard bacteriën. Dat is meer dan er mensen zijn op de planeet. Het zijn meer dan 10.000 soorten. Er zitten honderden schimmeldraden in zo’n gram bodemmateriaal. Daarnaast zitten er ook regenwormen in, mijten, aaltjes, insecten. Dat is dus een levendig gebeuren. En daar gebeuren spannende dingen. Maar we zijn helemaal niet zuinig op die bodem. Ik kom daar later op terug.
Eén van de promovendi van ons Nederlands Instituut voor Ecologie heeft laten zien dat als er ondergronds geknaagd wordt aan de wortels, dat dat bovengronds een effect geeft. Als er bijvoorbeeld een insect knaagt aan de wortels van een plant, dan reageert die plant daarop. Die maakt stoffen aan. Die stoffen maken het leven van een rups op de bladeren van een plant wat moeilijker. Dus de verdediging van die plant tegen insecten wordt ondergronds aangezet, maar werkt ook bovengronds. En als we bovengronds verder kijken in de voedselketen, dan zien we dat dat ondergrondse gevreet zelfs daar nog effect kan hebben: op het dier dat de rups opeet of parasiteert. Dat is wel heel bijzonder.
Een bacterie kan bijna alles
We weten nu pas, sinds een jaar of tien, dat het ondergrondse leven de grootste biodiversiteit op aarde vormt. Maar liefst 95 procent van de soorten kennen we nog helemaal niet. We kunnen tegenwoordig op DNA-niveau onderzoek doen in die bodem. Dat zorgt voor vele ontdekkingen.
Op die manier kunnen we ook heel veel verschillende bio-actieve stoffen leren kennen. Want: een bacterie kan bijna alles. Je kunt het zo gek niet verzinnen of een bacterie kan het wel afbreken of er iets mee doen. Het gebeurt allemaal in de zone rond de wortels. De wortels van de plant en de kleine organismen hebben een heel intieme relatie. De microben helpen de plant met het beschikbaar maken van voedingsstoffen en het opnemen ervan. Maar ook bevorderen ze de wortelgroei, ze breken giftige stoffen af, ze houden ziekte op afstand. Ze kunnen de plant helpen bij overstroming, of bij droogte. En daar kunnen wij gebruik van maken. Die microbiële gemeenschap moeten we koesteren en die moeten we ook optimaliseren.
Kleine organismen kunnen broccoli nog gezonder maken
Een leuk voorbeeld is onderzoek dat op dit moment gedaan wordt op onze afdeling Microbiële ecologie. U kent allemaal wel de broccoli, die heel gezond is. Er zitten allerlei stoffen (anti-oxidanten) in waarvan men denkt dat ze kunnen helpen in het afweermechanisme tegen kanker of bepaalde neurologische afwijkingen. Wat is nu ontdekt? Bepaalde bacteriesoorten in de bodem zijn in staat om de aanmaak van die gezonde stoffen te bevorderen. Dus kunnen we met die bacteriën de broccoli nog gezonder maken. Het is een heel nieuwe benadering die eigenlijk haaks staat op hoe we altijd dachten over kleine organismen in de bodem. Die werden namelijk vooral voorgesteld als de bad guys. Dit is een voorbeeld van werken met de natuur en niet tegen de natuur.
Er bevindt zich dus een ongelofelijke schatkist in die bodem. Die bodem waar we eigenlijk zo vreselijk weinig van afweten. U kent wellicht het verhaal van de ontdekking van antibiotica: Een Engelse professor, Fleming heeft in 1928 penicilline ontdekt. Hij was een bacterioloog en hij was best wel slordig. De bacterieschaaltjes die hij gebruikt had, zette hij ergens weg in een hoek van het lab. Toen hij daar na een vakantie van een maand weer eens naar keek, zag hij dat er in sommige schaaltjes schimmelculturen waren gegroeid. Op de plek waar de schimmel groeide waren de bacteriën verdwenen. Toen ging er bij Fleming een lampje branden. Want die schimmel bleek dus bacteriën te verdrijven. Het is een mooi voorbeeld van wetenschappelijke serendipiteit: iets ontdekken waar je helemaal niet naar op zoek was.
In de strijd tegen schimmel ontstaat antibioticum
Wat wij nu in ons laboratorium ontdekt hebben, is dat er tussen bacteriën sociale interactie bestaat. Wanneer je twee bacteriesoorten in een schaaltje doet waarin ook een schimmel groeit, dan kan die schimmel worden geremd in zijn groei. Dat komt doordat die twee bacteriesoorten samen de strijd aangaan. En dat doen ze door een antibioticum aan te maken. Een antibioticum waar de schimmel last van heeft. Die bacteriën doen dat alleen in combinatie met een andere bacteriesoort en je zou het antibioticum dus missen als je de bacteriesoorten alleen apart onderzoekt.
We weten dus nu dat je met bacteriën op deze manier nieuwe, bio-actieve stoffen kunt vinden. De vluchtige stoffen die bacteriën afscheiden kunnen we opvangen en identificeren via GCMS (met een gaschromatografie-massaspectrometer). We hebben nu een gerobotiseerd systeem waarin we allerlei combinaties van bacteriën kunnen observeren om te zien welke stoffen daar geproduceerd worden. Dat is fantastisch, want er is in de medische wereld grote behoefte aan nieuwe antibiotica. Er is nog heel veel te ontdekken op dit gebied.
Organismen hebben ook eten nodig
Daarom is het zo jammer dat we zo slecht omgaan met de bodem, waar die sociale interactie tussen micro-organismen plaatsvindt. Want wat we ons niet realiseren, is dat organismen in de bodem ook eten nodig hebben. Plantenresten, biomassa, organisch materiaal. En dan gaat het vooral om de koolstof. Die moet weer terug in de bodem, anders is het einde verhaal voor die organismen. Maar over het algemeen halen we in de landbouw juist alles van het land af. En dat wordt nog sterker naarmate we ons meer richting een biobased economy bewegen. Want dan wordt biomassa ook gebruikt voor de energiewinning. Dat heeft tot gevolg dat ieder strootje geld waard wordt. Dus gaat in dat geval de biomassa niet deels terug naar de bodem. Dat moeten we niet willen, want als we niets meer terug stoppen in die bodem zal die microbiële gemeenschap verkommeren. En al die functies die de natuur heeft in die bodem, die als ‘ecosysteemdiensten’ ten goede komen aan ons, die kunnen we dan wel vergeten.
Werken met de natuur, in plaats van tegen de natuur. Ik kan het niet vaak genoeg zeggen. Er zit een schat aan biodiversiteit in de bodem, dat is een natuurlijk kapitaal. De bodem: het is de basis van al het leven en daar moeten we ongelofelijk zuinig op zijn.
