Achtergrond

Verbinden van onderzoek naar ziekten bij planten, dieren en mensen

Onderzoek naar infectieziekten bij planten, dieren en mensen speelt zich doorgaans af in ‘silo’s’. Vaak richten onderzoekers zich op één soort en één ziekteverwekker per project. Het nieuwe wereldwijde Plant & Animal Diversity-Disease Relationships across Levels of Ecology (PADDLE)-platform, een initiatief van de Wageningse wetenschappers Liesje Mommer en Kevin Matson, slaat een brug tussen academische werkvelden. Met als eerste tastbare resultaat een werkbaar wetenschappelijk model.

Liesje Mommer, hoogleraar Ondergrondse Ecologie, beschouwt de bodem onder onze voeten als schatkamer waarin zij keer op keer weer nieuwe ontdekkingen doet. De afgelopen jaren gaven experimenten haar de bevestiging dat biodiversiteit cruciaal is voor een gezond functionerend ecosysteem. Zo bevordert het de gewasproductiviteit en maakt het de bodem resistenter tegen droogte.

Volgens Mommer is er een duidelijke relatie tussen het aantal organismen in een ecosysteem en het risico op ziekten. Hoe meer soorten, hoe minder kans op ziekten, is de stelregel. Maar het gaat volgens haar niet alleen om aantallen: ook de eigenschappen van planten en dieren en hun interactie doen ertoe: “Door een dodelijke ziekte die de konijnen bijna uitroeide, werden er in de duinen grote grazers geïntroduceerd, waaronder de Europese bizon. De logica was: Korter gras leidt tot minder tekenbeten. Maar die bizon draagt wél een andere soort teek bij zich die nieuw is in het duinenlandschap en waar honden erg ziek van kunnen worden. Als het gaat om ziektedruk is een bizon geen konijn, al eten ze beiden het gras kort.”

Andere taal

Om meer te weten te komen over de onderliggende mechanismen, nam ze contact op met Kevin Matson, die zich als universitair hoofddocent bezighoudt met dierfysiologie, dierecologie en immunologie. Om vervolgens samen te ontdekken dat de plantwetenschapper een andere taal spreekt dan de dierwetenschapper. Mommer: “Ik had moeite om die taal te begrijpen. Hoewel ik dezelfde patronen zie, worden er aan beide kanten van het spectrum verschillende woorden voor dezelfde dingen gebruikt en dezelfde woorden voor verschillende dingen. Terwijl het zo belangrijk is om elkaar te begrijpen.”

Matson deelt haar mening: “In dierwetenschappen wordt niet veel naar de plantenwereld gekeken voor inspiratie en verbinding. De mismatch in terminologie helpt daarbij niet mee. Daarnaast richten onderzoeken zich vaak op één schaalgrootte, bijvoorbeeld op één ziekte bij één vogelsoort. Onderzoekers blijven veel in hun eigen niche.”

Internationale workshops

Mommer en Matson zagen dat zij samen veel konden leren, qua terminologie en conceptueel. Bijvoorbeeld over de besmettelijkheid en overdraagbaarheid van pathogenen en de relatie met kenmerken als lichaamsgrootte, immuunsysteem en afweermechanismen.

Het ERRAZE@WUR-programma van Wageningen University & Research honoreerde haar projectvoorstel voor de ontwikkeling van een platform om een brug te slaan tussen disciplines. Dit platform kreeg de naam PADDLE, voluit: Plant & Animal Diversity-Disease Relationships across Levels of Ecology. Wat volgde, was een serie internationale workshops met toonaangevende wetenschappers uit de planten- en dierenwereld. Ook deskundigen op het gebied van mensgezondheid sloten zich hierbij aan. Mommer: “We hebben heel bewust een grote diversiteit aan mensen uitgenodigd, van hoogleraren tot masterstudenten. Die diversiteit leek ons belangrijk om echt progressie te kunnen boeken.”

‘Aha-moment’

De workshops vonden afwisselend op locatie en online plaats. Doel was om een wetenschappelijk model voor onderzoek naar de relatie tussen biodiversiteit en ziekterisico te ontwikkelen waar wetenschappers uit de verschillende disciplines mee kunnen werken. Met behulp van visual design-technieken werd de input afgepeld tot een kubusmodel (zie figuur). Mommer: “De workshops hebben echt geholpen om onszelf los te weken van onze gewoonten. Het heeft ook geholpen om het denken over ziekten te veranderen. Met dit nieuwe model hebben we een grote stap gezet. Daarmee overbruggen we de kloof tussen disciplines. Voor ons wat het echt een groot ‘aha-moment’.

Matson voegt daaraan toe dat het model ook inzichtelijk maakt dat er meerdere onderzoeksrichtingen te bewandelen zijn: “Het laat zien dat je niet in je eigen, bekende vakje hoeft te blijven werken, maar dat je misschien wel vijf onderzoeksrichtingen op kunt gaan. We presenteerden het model tijdens het symposium van de Society of Integrative and Comparative Biology aan een brede groep wetenschappers. Collega’s waren enthousiast over het model en hopelijk heeft een gedeeld conceptueel model een sneeuwbaleffect tot gevolg.”

Figuur. Plant and Animal Diversity and Disease across Levels in Ecology (PADDLE) Model. In dit model staat de gastheerkwaliteit, de bijdrage van een gastheersoort aan de fitheid van een parasietsoort, centraal. Blootstelling (exposure): waarschijnlijkheid van contact tussen een gastheer en infectieuze parasietpropagulen. Vestiging (establishment): waarschijnlijkheid dat de parasiet een gastheer infecteert, mits er contact is geweest. Groei: groei en persistentie van parasieten in een geïnfecteerde gastheer. Infectiviteit (infectivity): afgifte van infectieuze propagulen van een geïnfecteerde gastheer die toegankelijk zijn voor vatbare gastheren. Door Mommer en PADDLE team.
Figuur. Plant and Animal Diversity and Disease across Levels in Ecology (PADDLE) Model. In dit model staat de gastheerkwaliteit, de bijdrage van een gastheersoort aan de fitheid van een parasietsoort, centraal. Blootstelling (exposure): waarschijnlijkheid van contact tussen een gastheer en infectieuze parasietpropagulen. Vestiging (establishment): waarschijnlijkheid dat de parasiet een gastheer infecteert, mits er contact is geweest. Groei: groei en persistentie van parasieten in een geïnfecteerde gastheer. Infectiviteit (infectivity): afgifte van infectieuze propagulen van een geïnfecteerde gastheer die toegankelijk zijn voor vatbare gastheren. Door Mommer en PADDLE team.

Hij kijkt terug op een succesvolle reeks workshops. “We hebben altijd goede discussies gevoerd, ook tijdens de online workshops. We realiseren ons als wetenschappers nog te weinig hoeveel het oplevert als je écht samenwerkt buiten de grenzen van je eigen discipline.”

Ecosysteembenadering

De hamvraag: gaat dit model bijdragen aan een effectievere aanpak van ziektepreventie bij planten en dieren? Mommer denkt van wel: “We realiseren ons steeds beter dat we ons niet moeten richten op een deelsysteem, maar dat we een ecosysteembenadering moeten kiezen. Niet focussen op maar één ziekteverwekker of gastheer, maar op het hele ecosysteem. Dit model helpt ons om alle typen interacties te kunnen beschrijven. Niet voor niets hebben beleidsmedewerkers van het RIVM ons gevraagd dit model openbaar te maken. Het helpt de discussie verder op gang te brengen over welke risico’s je loopt als je ingrijpt in ecologische systemen. De gezondheid van plant en dier heeft uiteindelijk ook effect op mensen.”

Ze wijst daarbij op het risico van monoculturen in de landbouw en het intensieve gebruik van pesticiden: “Monoculturen zijn intrinsiek gevoelig voor pathogenen. Dat kan en moet anders, als je biodiversiteit zo kan inzetten op de akker en in het landschap dat je de kans op ziekten verkleint.”

“Anders over ziekten denken”

Joukje Siebenga, manager van het onderzoeks- en investeringsprogramma ERRAZE@WUR, besloot de financieringsaanvraag van Mommer en Matson te honoreren: “Ik ben enorm trots op dit project, juist omdat het om conceptuele kennis gaat. Die gaat ons helpen om landschappen te creëren die veiliger zijn voor planten, dieren en mensen. De bevindingen van PADDLE onderstrepen voor mij nogmaals dat we anders over ziekten moeten gaan denken. Waar we altijd geneigd zijn geweest elk risico uit te willen bannen, leert deze interdisciplinaire samenwerking ons dat we de kracht van het landschap en de dieren moeten gaan gebruiken om risico’s te minimaliseren.”