Portretten van de dragers van het leven

Wim van Egmond twijfelde lang of hij wetenschapper zou worden of kunstenaar. Uiteindelijk werd het dat laatste; hij studeerde in 1990 af aan de kunstacademie. Maar in zijn onderwerpkeuze klinkt toch duidelijk zijn fascinatie voor de wetenschap door. “Het onbekende in beeld brengen, dat wilde ik.”

“Je kunt ze met het blote oog meestal niet zien en onbekend maakt onbemind, maar er zou best eens wat meer aandacht mogen komen voor bacteriën”, vindt Van Egmond. Als argument haalt hij de beroemde Amerikaanse microbioloog Carl Woese aan: ‘Wanneer je al het meercellige leven van de aarde zou wegvagen, zou het microbiële leven waarschijnlijk een klein beetje verschuiven. Verdwijnt het microbiële leven, dan betekent dat de onmiddellijke dood voor de planeet.’

Hij voegt er grinnikend aan toe dat bacteriën alleen niet zo fotogeniek zijn. Met gespecialiseerde apparatuur fotografeert Van Egmond het kleinste leven – niet alleen bacteriën, maar ook schimmels, virussen en andere micro-organismen zoals raderdiertjes en beerdiertjes. “Die laatste twee zijn visueel oneindig veel aantrekkelijker dan bacteriën.”

Grofweg komen bacteriën voor in drie vormen: de bolvorm (coccus), de staafvorm (bacterium of bacil) en de zeldzamere spiraalvorm (spirillum). Die vormen komen terug in de naam: een Enterococ lijkt dus niet op een Lactobacil, die wel weer veel weg heeft van een Cyanobacterium. “Dat zijn het: bolletjes, staafjes of spiraaltjes die in clusters samenklonteren. Een beetje saai, maar dat vind ik ook wel weer leuk. Want je moet als microfotograaf toch echt je best doen om er een aantrekkelijk beeld van te maken. En dan zijn ze soms prachtig.”

Cyanobacterie

De cyanobacterie heeft nogal een slechte naam, vooral omdat hij er af en toe voor zorgt dat je ergens niet kunt zwemmen. In de volksmond staat deze ook wel bekend als ‘blauwalg’. Cyanobacteriën zijn wellicht de invloedrijkste bacteriën uit de geschiedenis. Toen de evolutie ruim twee miljard jaar geleden de cyanobacteriën voorbracht, had dat verstrekkende gevolgen. De ‘cyano’s’ haalden energie uit zonlicht door middel van fotosynthese. Daarbij scheidden ze zuurstof uit, wat voor het meeste leven dat tot dan toe bestond giftig was. Het succes van de cyanobacterie zorgde voor zoveel zuurstof in de atmosfeer dat deze compleet veranderde en voor de meeste levende wezens dus giftig werd.

Dit leidde tot een massale uitsterving van de anaerobe (dat wil zeggen: zuurstofloze) organismen die tot dan toe het leven op aarde hadden gevormd. Deze gebeurtenis – die overigens ruim tweehonderd miljoen jaar in beslag nam – staat bekend als het ‘Great Oxidation Event’ (GOE), maar wordt ook wel de ‘zuurstofcatastrofe' genoemd. Het bestaande leven werd voor het grootste deel uitgewist, maar daarmee werd het huidige leven, dat juist van zuurstof afhankelijk is, mogelijk gemaakt.

De wereld zou nooit meer hetzelfde zijn. Nadat de cyanobacterie op het toneel verscheen, nam de evolutie een vlucht. De door de bacteriën ‘uitgevonden’ fotosynthese leidde tot de evolutie van planten. Via endosymbiose, een proces waarbij een organisme in het lichaam of in de cellen van een ander organisme leeft in een wederzijds voordelige relatie, kwamen de cyanobacteriën letterlijk in planten terecht. Nog altijd leven ze daar, in de plantencellen, met hun eigen dna. Planten zijn dus geen enkelvoudige entiteiten, maar een samenstelling van meerdere.

Darmbacteriën

De wereld is letterlijk gevormd door bacteriën. Maar ook ín ieder mens spelen bacteriën een niet te onderschatten rol. Meer dan de helft van de cellen in ieder mensenlichaam is niet van hem- of haarzelf, maar van bacteriën. Die zijn wel veel kleiner dan mensencellen, waardoor het gewicht gemiddeld maar iets van tweehonderd gram is.

Bacteriën zitten in je hele lichaam, maar toch vooral in je darmen – en dan met name in je dikke darm. Ze helpen bij het verteren van voedsel, het aanmaken van bepaalde vitamines en het versterken van het immuunsysteem. Daarnaast spelen ze een rol in de regulatie van je stemming en hersenfunctie.

Een van de belangrijkste dingen die bacteriën in je darmen doen, is het verwerken van de vezels die je eet. Mensen kunnen die namelijk niet zelf verteren. Bacteriën maken enzymen die de vezels omzetten in voedzame stoffen. Iets vergelijkbaars gebeurt met melkzuurbacteriën (lactobacillen). Zij zijn verantwoordelijk voor de fermentatie die nodig is voor de productie van verschillende voedselsoorten die mensen maar wat graag eten. Denk aan kaas, yoghurt, zuurkool, brood en olijven. Ook hier ‘kauwen’ de bacteriën het voedsel als het ware voor, waardoor er voedingsstoffen vrijkomen, en waardoor voedsel langer houdbaar blijft.

De fermentatie van voedselproducten vindt natuurlijk plaats buiten het lichaam, maar ook in je darmen tieren de lactobacillen welig, vooral in de dunne darm. Doordat ‘goede’ bacteriën ruimte in beslag nemen, kunnen ziekmakende bacteriën zich niet vestigen. Je ontkomt dus niet aan bacteriën; je moet alleen zorgen dat je de goede bij je draagt.

Biofilms

Bacteriën komen vaak in de natuur voor in zogeheten biofilms. Een biofilm is een soort laag (of film) van micro-organismen, omgeven door zelf geproduceerd slijm vastgehecht aan een oppervlak. De Nederlandse microscooppionier Antoni van Leeuwenhoek was in 1683 de eerste die een biofilm, samengesteld uit verschillende micro-organismen, heeft waargenomen. Dat was in tandplak, wat ook een biofilm is.

Wim van Egmond legde onder andere de biofilms van de Waddenzee vast. Cyano- en zwavelbacteriën creëren er hun eigen biotoop. Deze bestaat uit matten van aaneengeschakelde bacteriën die het zand binden, voor een soort eilandvorming zorgen en zo voorkomen dat het zand verstuift.

Bodembacteriën

Wie wel eens met een akkerbouwer heeft gepraat, weet dat bodemgezondheid een van de belangrijkste voorwaarden is voor een goede oogst. Net zoals in je darmen, begint die bodemgezondheid met bacteriën. Zij vormen de basis waar al het andere bodemleven op gebaseerd is. In één theelepel vruchtbare grond kunnen miljarden bacteriën zitten.

Bodembacteriën als Rhizobium gaan complexe relaties aan met bepaalde gewassen. Vlinderbloemigen, waartoe alle peulvruchten en bonen behoren, hebben een mutualistische symbiotische relatie (dat wil zeggen: beide organismen hebben voordeel door samen te werken) met Rhizobium. De bacteriën dringen binnen via een zogenaamde infectiedraad, een smalle buis die zich vormt in de wortelhaar. Via deze draad verplaatsen de bacteriën zich naar het binnenste van de wortel.

Tegelijk met de infectie stimuleert de plant celdelingen in de cortex van de wortel. Hierdoor ontstaat een gezwelachtig uitsteeksel: het wortelknolletje, ook wel nodule genaamd. In dit knolletje nestelen de bacteriën zich in gespecialiseerde cellen en veranderen in een stikstofbindende vorm. De plant kan zo iets bijzonders: de ongebonden stikstof die in de atmosfeer zit omzetten in een gebonden variant en die opslaan in zijn wortels. Daardoor is bonenteelt erg goed voor de bodem: in tegenstelling tot veel andere akkerbouwgewassen hoeven bonen niet bemest te worden met dierlijke of kunstmest.

Door Janno Lanjouw