Diesspreker Nicole Dubilier: ‘We beginnen pas net het belang van microben te beseffen’

‘Als we geen micro-organismen op aarde zouden hebben, zou het leven zoals we dat kennen op onze planeet in zeer korte tijd ophouden te bestaan.’ Nicole Dubilier, die op 8 maart de keynote speech zal geven op de Dies Natalis van Wageningen University & Research, is heel duidelijk over de rol van de minuscule organismen die onze planeet, ons voedsel en ons lichaam bevolken. ‘We associeerden bacteriën en virussen lange tijd vooral met ziekten en ziekteverwekkers. Maar de meeste microben – bacteriën, virussen, schimmels en microalgen – hebben een positieve invloed op andere levensvormen zoals planten en dieren, en we beginnen pas net hun belang voor ons leven en leefomgeving te beseffen.’

Hoe genoomonderzoek het microbioom ontrafelt

‘Lange tijd konden we alleen gekweekte microben onderzoeken en begrijpen; we moesten ze isoleren en leren hoe ze groeiden’, legt Dubilier uit. ‘Maar genoomonderzoek heeft gezorgd voor een revolutie in de microbiologie. We kunnen nu bijvoorbeeld een monster met duizenden microben nemen op je huid of in je darmen en het DNA daarvan analyseren. Met behulp van nieuwe, snelle sequencingtechnieken en bio-informatica kunnen we nu de meeste genomen van microben in onze omgeving reconstrueren.’

Daardoor hebben we de afgelopen twintig jaar het microbioom, de microbiële levensgemeenschap, in en op ons lichaam beter leren begrijpen, zegt Dubilier. We ontdekten dat het menselijk lichaam wordt bewoond door miljoenen micro-organismen die vooral nuttig voor ons zijn. Als gevolg hiervan zijn er onder meer probiotica ontwikkeld door de voedings- en geneesmiddelenindustrie. Capsules met ‘goede’ microben kunnen de ziekteverwekkers of ‘slechte’ microben in ons lichaam verdringen en onze darmen opnieuw koloniseren, zonder antibiotica te hoeven gebruiken.

Eeuwenoude oplossing

Dubilier: ‘Mensen die lijden aan darmziekten kunnen we nu behandelen met fecale transplantaties, met verbluffende resultaten. Ontlastingstransplantaties zijn overigens al voor het eerst beschreven in het oude China en werden bijvoorbeeld gebruikt bij de behandeling van kamelen en paarden. Nu beginnen ze erkend te worden als waardevolle aanvulling op onze westerse gezondheidszorg.’

Dubilier leidt de onderzoeksgroep Symbiosis van het Max Planck Instituut voor Mariene Microbiologie in Bremen, Duitsland. Haar groep bestudeert de diversiteit, ecologie en evolutie van symbiose tussen micro-organismen en mariene soorten. Dubilier en haar team hebben ontdekt dat gunstige interacties met micro-organismen ervoor zorgen dat dieren kunnen overleven in voedselarme omgevingen.

Symbiotische relaties tussen zeedieren en bacteriën

Haar onderzoek richt zich op zeedieren, zoals wormen en mosselen. ‘De zeewormen worden zo goed gevoed door de symbiotische bacteriën in hun lichaam dat ze er volledig op zijn gaan vertrouwen en geen mond en darmen meer hebben. De bacteriën produceren niet alleen de voeding, maar recyclen ook de afvalstoffen van de wormen. Deze symbiose is zeer energie-efficiënt en zorgt ervoor dat de wormen kunnen gedijen in voedselarme ecosystemen zoals koraalriffen en zeegrasvelden.’

Dubilier werkt ook aan symbiotische microbiomen in de diepzee, nabij warmwaterbronnen. Op deze plekken leven grote gemeenschappen van mosselen, kokkels en kokerwormen (grote armdikke wormen die wel twee meter lang kunnen worden) dankzij hun symbiose met nuttige bacteriën. Net als de wormen in koraalriffen hebben de kokerwormen geen mond en ingewanden en zijn ze voor hun voedselvoorziening volledig afhankelijk van bacteriën.

Microbiële communicatie: De symbiotische successen in de natuur en voedselproductie

Een gemeenschappelijk element in deze symbiotische gemeenschappen is het vermogen van de dierlijke gastheren om onderscheid te maken tussen nuttige microbiële partners en schadelijke micro-organismen. ‘De bacteriën communiceren met hun gastheer om hen te laten weten dat ze hun partners zijn. De genen en eiwitten die de bacteriën hiervoor gebruiken, lijken sterk op die van de nuttige bacteriën in en op ons lichaam. Deze gesprekken tussen een gastheer en zijn microbioom stellen hem in staat om alleen vriendelijke microben binnen te laten en de party crashers te weigeren.’ Dubilier denkt dat dit mechanisme tijdens de evolutie is versterkt.

Er valt nog veel meer te ontdekken, nu we met nieuwe technieken hele gemeenschappen van micro-organismen kunnen analyseren. Die kunnen bijvoorbeeld helpen om enkele mysteries in onze voedselproductie te ontrafelen, illustreert Dublier. ‘We weten dat microben essentieel zijn voor het rijpen van kaas. Honderden kaasmakers gebruiken hun geheime cultuur van micro-organismen om hun speciale lokale kaasje te maken. Nu analyseren bedrijven de microbiële gemeenschappen, de microbiomen, van kaas om hun magische formule te vinden en te standaardiseren. Hetzelfde kan gebeuren met de microbiomen van wijn. Alle wijnen hebben een specifiek ‘terroir’, als gevolg van de druivensoort, het lokale klimaat en het microbioom van de druivenranken en de bodem waarop ze groeien. Dat analyseren ze nu om beter te begrijpen hoe deze microbiomen bijdragen aan de smaak van wijn.’

Maar de onderzoekers willen ook meer weten over de bacteriegemeenschappen die in onze afvalwaterreinigingsinstallaties groeien en die plastics afbreken, om een nieuwe generatie koofstof-neutrale producten te ontwikkelen. ‘De meeste bedrijven in de voedings- en milieusector begrijpen het belang van nuttige microben voor een duurzamere toekomst.’