Bacteriën zijn onmisbaar en nuttig

“Als de mens van de aarde verdwijnt, gaan we terug naar een paradijselijk ecosysteem met een enorm hoge biodiversiteit. Als daarentegen de bacteriën verdwijnen, stort vrijwel elk ecosysteem in en verdwijnt een groot deel van het leven op aarde, inclusief de mens.” Dat Remco Kort, hoogleraar systeembiologie aan de Vrije Universiteit Amsterdam, micro-organismen hoog heeft zitten, is duidelijk. Zeker, de mensheid heeft veel te lijden gehad onder infecties van bacteriën. Aan de andere kant worden we ook ziek als we te weinig in contact komen met deze minuscule organismen. Bovendien kunnen we bacteriën inzetten om bijvoorbeeld water te zuiveren en materialen te produceren die eenvoudig te recyclen zijn.

Innige samenwerking

Maar misschien wel de belangrijkste bijdrage van bacteriën vond miljarden jaren geleden plaats, vertelt Kort. Toen begonnen zogenoemde cyanobacteriën koolstofdioxide om te zetten in zuurstof, door middel van fotosynthese. “Voor een heel groot deel van het leven van toen was zuurstof giftig. Daarom wordt die gebeurtenis ook wel de ‘zuurstofcatastrofe’ genoemd.” Hij vervolgt: “Het soort leven waar de mens toe behoort, en waarvoor zuurstof juist onmisbaar is, kon de aarde echter juist gaan domineren dankzij deze ommezwaai.”

Het produceren van zuurstof is iets wat we nu vooral met planten associëren, maar in feite zijn we daarvoor afhankelijk van microben. “Ten eerste produceren bacteriën in de oceanen een groot deel van de zuurstof in de aardatmosfeer”, zegt Kort. “Ten tweede kunnen planten koolstofdioxide omzetten in zuurstof dankzij zogenoemde chloroplasten, die afstammen van de eerdergenoemde cyanobacteriën.”

Ook wij mensen hebben – net als andere dieren – onmisbare ex-bacteriën in onze cellen: de zogenoemde mitochondriën, die energie vrijmaken uit suikers. Bovendien draagt elk van ons letterlijk biljoenen bacteriën met zich mee in de darmen, op de huid en in de mond. Samen heten die het microbioom. “We zijn geëvolueerd in een wereld vol micro-organismen”, aldus Kort. “En dat kan alleen door innig met die micro-organismen samen te werken.”

Aanpassend immuunsysteem

Duidelijk is inmiddels dat een groot deel van de bacteriën in en op ons lichaam ons niet ziek maakt, maar ons juist helpt om niet ziek te wórden. Allereerst door het feit dat de plek die een onschadelijke bacterie inneemt niet meer kan worden ingenomen door een schadelijke soort. “Dat heet kolonisatieresistentie”, zegt Kort. “Je draagt de hele tijd allerlei organismen bij je, zodat er geen plaats is voor andere.”

Kort geeft aan dat met name de bacteriën in onze darmen belangrijk zijn voor het trainen van ons immuunsysteem. “Een deel van het immuunsysteem past zich gedurende ons leven aan en moet daarvoor continu input van buitenaf krijgen. Daarbij spelen bacteriën een heel belangrijke rol.”

Komen jonge kinderen onvoldoende in contact met micro-organismen, dan leert hun immuunsysteem mogelijk minder goed om onderscheid te maken tussen onschadelijke en schadelijke prikkels. “Met name een immuunrespons tegen een onschuldige prikkel kan tot problemen leiden. Denk aan chronische ontstekingsziekten zoals colitis of allergieën tegen onschadelijke stoffen in voeding zoals pinda’s. In sommige gevallen kan het immuunsysteem zelfs cellen in het eigen lichaam aanvallen, wat leidt tot auto-immuunziekten.”

Natuur in de stad

Daarom zou het volgens Kort beter zijn als we in onze leefomgeving weer wat meer met bacteriën in contact komen. Maar vooralsnog proberen we vooral potentiële ziekteverwerkers te vermijden, bijvoorbeeld door onze handen te wassen met antibacteriële zeep. “Een goede hygiëne is van belang bij het voorkomen van infectieziekten, maar daar kun je ook in doorschieten.” Hij vervolgt: “We zijn vooral goed in kortetermijndenken. We proberen de kans dat we te maken krijgen met een direct, acuut gevaar zo veel mogelijk te verkleinen, maar vergroten daarmee de kans op chronische ontstekingsziekten. Terwijl dat aandoeningen zijn waar je elke dag last van hebt en ook niet makkelijk van af komt.”

Om meer met bacteriën in aanraking te komen, is contact met de natuur belangrijk. “Maar in de stad zijn we vooral omringd door asfalt en beton. We zullen dus vormen moeten bedenken om in die stedelijke omgeving natuur veel meer een kans te geven dan we nu doen. Vooral bij jonge kinderen is het belangrijk dat ze genoeg met hun handen in de modder zitten.”

Voedsel, antibiotica en waterzuivering

Micro-organismen vervullen kortom de nodige cruciale rollen in de natuur en in ons lichaam. Daarnaast kunnen we ze allerlei nieuwe rollen laten spelen, bijvoorbeeld bij de productie van kunststoffen uit biomassa in plaats van uit fossiele grondstoffen of in de bouw-, verpakkings- en textielsector. Kirsten Steinbusch houdt zich hier sinds 2024 mee bezig. Zij is programmadirecteur van het Nationaal Groeifondsprogramma BioBased Circular, dat loopt tot medio 2032 en 336 miljoen euro beschikbaar heeft om in Nederland een nieuwe bedrijfstak voor biogebaseerde kunststofmaterialen en -producten te ondersteunen.

“Eigenlijk zetten we microben al millennia in – in eerste instantie zonder van hun bestaan af te weten”, vertelt Steinbusch. ‘Zo spelen gisten (een soort schimmels) een rol bij het maken van brood, bier en wijn, en komen er melkzuurbacteriën kijken bij de productie van bijvoorbeeld yoghurt en zuurkool. Ook bij antibiotica maken we dankbaar gebruik van micro-organismen om infecties van andere micro-organismen te beteugelen.”

Een andere beproefde methode om microben voor ons te laten werken, wordt gebruikt bij de waterzuivering. Steinbusch vertelt dat stoffen die in ontlasting zitten door bacteriën omgezet en verwijderd worden uit het water. “Daardoor kun je dit water later weer toevoegen aan het oppervlaktewater.” Ze legt uit dat dit proces zowel met als zonder zuurstof kan plaatsvinden. “Bacteriën die zuurstof opnemen, maken koolstofdioxide. Bacteriën die zonder zuurstof leven, produceren methaan. Via die weg zuiver je tegelijk het water én produceer je biogas.”

Een belangrijk onderscheid bij zulke processen is: werk je met één soort of met een zogenoemde mengcultuur van vele soorten? “Bij penicilline neem je bijvoorbeeld één organisme dat je helemaal optimaliseert en misschien modificeert. Maar je kunt ook werken met een hele dierentuin aan organismen, die je als het ware ‘temt’, zodat ze doen wat je wilt.”

Kunststof uit biomassa

Het Nationaal Groeifondsprogramma BioBased Circular stimuleert bedrijven om kunststoffen niet uit fossiele grondstoffen te maken, maar uit biomassa door middel van bacteriën. Extra voordeel van zulke materialen is dat ze toekomstige generaties minder belasten met de gevolgen van microplastics, zegt Steinbusch.

Daarbij benadrukt ze dat het niet per se de bedoeling om precies dezelfde kunststoffen te maken als de chemische industrie nu doet. “Aardolie en biomassa zijn echt heel verschillende grondstoffen. Dat vraagt om een herijking: wat hebben we nodig versus wat kunnen we maken? En hoe efficiënt is dat proces?” Afbreekbaarheid is een eigenschap die een uit biomassa geproduceerde kunststof een voordeel kan geven boven een ‘fossiele’ kunststof. “Voor coatings van zaden wordt polyethyleen gebruikt, op dit moment de meest gebruikte vorm van kunststof. Maar daar vervuil je landbouwgrond mee”, geeft Steinbusch als voorbeeld. “Daar kun je dus beter een biologisch afbreekbare kunststof voor gebruiken.” Tot slot zijn kunststoffen uit biomassa beter te recyclen. “Het zijn eigenlijk een soort legoblokjes die je makkelijk uit elkaar kunt halen en weer opnieuw kunt opbouwen. Terwijl je bij het chemisch recyclen van polyethyleen alles in feite opnieuw in de kraker gooit, waarbij je de helft van de koolstof verliest.”

“Mijn boodschap is dat je de kracht van de natuur kunt inzetten om op heel milde wijze te produceren”, besluit Steinbusch. “En als we minder fossiele koolstof uit de grond willen halen, zullen we toch op andere manieren in onze behoeften moeten voorzien.”

Door Jean-Paul Keulen