Beeld Shutterstock
Wie het leven op aarde wil beschermen, kan niet om bacteriën heen, zegt bioloog Kent Redford. Ze hebben namelijk met dezelfde bedreigingen te maken als planten en dieren, maar krijgen lang niet dezelfde aandacht.
Bacteriën en andere micro-organismen zijn cruciaal voor ecosystemen, maar natuurbehoud ziet deze onzichtbare wereld vaak over het hoofd. Toch zijn ook zij gevoelig voor verlies van leefgebied of een veranderend klimaat: ze lopen het risico om uit te sterven.
Dat moet anders, aldus Kent Redford. Hij is hoofd van Archipelago Consulting in Portland (VS), een organisatie gespecialiseerd in natuurbehoud en -herstel. In een open brief, gepubliceerd in Science, pleitte hij samen met een groep collega-wetenschappers ervoor de bescherming van bacteriën serieus te nemen. Een werkgroep van de International Union for Conservation of Nature moet hun ideeën concreet maken.
“Bacteriën hebben een reputatieprobleem”, zegt Kent. “De rekken van de supermarkt liggen vol met producten die beloven 99 procent van de bacteriën bij je thuis te doden. We zien ze als ziektemakers, of als verantwoordelijk voor bedorven eten. Dat is al zo sinds Antoni van Leeuwenhoek met de uitvinding van de microscoop de bacteriële wereld voor ons opende. Die wereld werd geïntroduceerd als iets negatiefs en dat denkbeeld overheerst nog steeds. Jammer, want maar enkele duizenden bacteriën zorgen voor problemen, terwijl er misschien wel miljarden soorten bestaan.”
Je pleit ervoor om bacteriën, net als dieren en planten, te beschermen waar nodig. Waarom eigenlijk?
“Natuurbehoud draait om het beschermen van leven op aarde en bacteriën zijn de belangrijkste levensvorm. Na planten vormen ze de grootste hoeveelheid biomassa op aarde. Ze zijn de meest diverse groep in het levensweb en hebben een complexe evolutionaire geschiedenis. En er zijn meer redenen waarom het belangrijk is. Bacteriën spelen een essentiële rol in de ecosystemen die ons bestaan op aarde mogelijk maken, en in het vermogen van deze ecosystemen om zich aan te passen aan een veranderend klimaat. Een belangrijk deel van onze voedselproductie steunt op bacteriële processen, denk maar aan brood, wijn of kaas. In de biomedische wereld is er een grote interesse om micro-organismen te gebruiken voor de productie van medicijnen en andere chemische verbindingen.”
Bacteriën hebben dus te maken met dezelfde bedreigingen als dieren en planten, maar zijn er ook nog specifieke risico’s?
“Zeker! De consumptie van antibiotica en antivirale medicatie is een concrete bedreiging. We staan er haast nooit bij stil, maar via onze urine en uitwerpselen komen er veel medicijnresten in het leefmilieu terecht, vooral in het water. Dat beïnvloedt het microbieel leven in water en bodem enorm, en we begrijpen nog lang niet volledig hoe ernstig die impact is.”
Natuurbehoud draait om te bewaren wat er is, of te herstellen wat er was. Maar bacteriën ontwikkelen zich continu en laten zich lastig indelen. Hoe past dat in ons idee van natuurbehoud?
“Dat idee is inderdaad aan herziening toe. Door de veranderingen in ons klimaat rijpt het inzicht dat wat was, niet meer zo zal zijn. We leven in een fundamenteel veranderende wereld en natuurbehoud moet zich aan die nieuwe realiteit aanpassen. Een nieuw, interessant idee voor de bescherming van bacteriën, is het behoud van evolutionair potentieel. Dat houdt in dat we organismen de kans geven te evolueren op een manier die past bij hun biologie. Met andere woorden: ze de ruimte geven zich aan te passen aan nieuwe omstandigheden zonder dat wij daar te veel ingrijpen. Niet ver van hier liggen bijvoorbeeld de Niagarawatervallen. Daar leeft een unieke gemeenschap van bacteriën die nergens anders voorkomt. Maar de omstandigheden veranderen. Het debiet van de watervallen vermindert, en het water wordt warmer. We kunnen deze gemeenschap niet behouden zoals ze was, maar we kunnen de bacteriën wel de kans geven zich aan te passen aan minder en warmer water zonder extra menselijke stressoren.”
Hoe kan een strategie om bacteriën te beschermen er concreet uitzien? Denk je aan bescherming op hun eigen plek, of aan het verzamelen van micro-organismen in collecties?
“Een combinatie van beide. Plaatsgebonden bescherming is essentieel. Het is een denkoefening die we nog moeten maken, maar het is duidelijk dat veel plekken met waardevolle bacteriegemeenschappen niet de bescherming krijgen die ze verdienen. Een goed voorbeeld is Cuatro Ciénegas, een zoutlagune in het noorden van Mexico. De plek is beschermd, maar het is er nog wel toegestaan om water op te pompen voor de landbouw. Hierdoor verdrogen de natte gebieden, wat niet alleen planten en dieren in de problemen brengt, maar ook de unieke diversiteit aan microbieel leven. Die hebben heel veel waarde voor de wetenschap, omdat ze verwant zijn aan de micro-organismen die ooit als eerste de vaste grond koloniseerden. Daarnaast is het noodzakelijk om collecties aan te leggen, in lijn met de wereldzadenbank op Spitsbergen. Dat gebeurt nu al, maar er is behoefte aan een systematische en gecoördineerde aanpak. Veel ecosystemen staan zwaar onder druk of verdwijnen, en met hen hele gemeenschappen bacteriën, waarvan we de meeste niet eens kennen. Vooral collega’s die onderzoek doen naar micro-organismen in de cryosfeer, de koude kant van de aarde zeg maar, zien samen met gletsjers en permafrost een enorme diversiteit aan micro-organismen verdwijnen.”
Hoeveel soorten bacteriën er op aarde voorkomen, weten we niet, maar het zijn er miljarden. Is het geen onbegonnen werk om die allemaal te beschermen?
“De vraag is welke classificatie-eenheid je hanteert als het om bescherming gaat. In natuurbehoud draait het meestal om een classificatie in soorten, maar dat heeft weinig zin bij bacteriën, die zich niet zo makkelijk in soorten laten opdelen. Stammen – verzamelingen micro-organismen met een gedeelde voorouder – zijn al geschikter, maar veel collega’s vinden ‘consortia’ het beste uitgangspunt. Dat zijn gemeenschappen van micro-organismen die als groep functioneren. Bacteriën zijn namelijk nauw met elkaar verbonden, en met andere soorten trouwens, waarmee ze samen een holobiont vormen.”
Een holobiont?
“Als je ’s morgens in de spiegel kijkt zie je één individu. Maar eigenlijk staart daar een heel ecosysteem terug. Meer dan de helft van al het genetisch materiaal in ons lichaam is van de bacteriën met wie je samenleeft, en waar je niet zonder kunt. Die genetische verwevenheid tussen een dier of plant met gemeenschappen van micro-organismen, noemen we een holobiont. Dit idee van verwevenheid krijgt steeds meer voet aan de grond. Neem het onderzoek naar het aanpassen van landbouwgewassen aan minder voorspelbare klimatologische omstandigheden. Alleen kennis van planten en hun genetica is niet genoeg. Je moet ook begrijpen welke gemeenschappen van micro-organismen ermee samenleven, bijvoorbeeld bij landbouwgewassen als rijst of tarwe. Dieren, planten en bacteriën vormen evolutionaire eenheden, en die moeten we ook als zodanig begrijpen én beschermen.”
Commentaar
Anne Willems
Professor microbiologie, Universiteit Gent
“De oproep van Kent Redford bevat zeker interessante ideeën. Het beschermen van leefgebieden waar unieke microbiële gemeenschappen voorkomen is nuttig, en sluit aan bij beleid waar de lokale bevolking al mee vertrouwd is. Maar we kunnen habitats nooit volledig afschermen van de impact van klimaatverandering. Organismen, zeker bacteriën, zullen zich aanpassen aan deze nieuwe realiteit. Ze leven al bijna 4 miljard jaar op aarde, veel langer dan wij, en zullen ons waarschijnlijk overleven omdat ze gemakkelijker evolueren.
Het opslaan van stalen uit een specifieke omgeving, inclusief een gemeenschap aan bacteriën, is een andere aanpak. Niet alle leden van die gemeenschap zullen dat echter overleven. Daardoor verandert de samenstelling en mogelijk ook het functioneren ervan. Consortia van micro-organismen bewaren is dus geen eenvoudige opdracht, en onze kennis over hoe dat te doen is nog volop in ontwikkeling.
“Bacteriën zullen ons overleven omdat ze zich gemakkelijker aanpassen”
Ook genetische informatie van micro-organismen bewaren is een optie. Zulke collecties kunnen in de toekomst heel nuttig blijken als er nieuwe technologische mogelijkheden opduiken. Er bestaan natuurlijk al veel wetenschappelijke collecties waar micro-organismen bewaard worden. Het gaat daarbij vaak wel over bacteriën die kweekbaar zijn in een lab. Dat is voor de meeste bacteriën nog niet het geval. Het idee om bacteriële gemeenschappen te beschermen en te bewaren, ter plekke of in collecties, is een waardevolle benadering, maar dus ook een complexe opdracht.
Het beschermen en verzamelen van bacteriën is ook belangrijk voor de ontwikkeling van de wetenschap. Een klassiek voorbeeld is de ontdekking van de Thermus aquaticus, een micro-organisme dat geïsoleerd werd uit een warmwaterbron in Yellowstone National Park. Deze bacterie groeit het best bij een temperatuur van 70 graden, en bevat unieke enzymen. Een van deze hitte-resistente enzymen, DNA-polymerase, speelt een belangrijke rol in het onderzoek naar DNA. Onze kennis over genetische eigenschappen, verwantschappen en evolutie zou veel minder ver ontwikkeld zijn zonder dit enzym.”
Ciska Veen
Bodemecoloog, Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW)
“Het is een goed idee om na te denken over het beschermen van het onzichtbare leven om ons heen. Mijn werk spitst zich toe op wat er gebeurt in de bodem. Daar leven hele gemeenschappen van organismen die haast onzichtbaar blijven. Bacteriën, maar ook schimmels, aaltjes, micro-arthropoden, minuscule insecten, ga zo maar door. Daarom pleit ik ervoor verder te kijken dan enkel bacteriën.
Uiteraard spelen bacteriën een belangrijke rol in het bodemleven. Samen met schimmels, die ook onder micro-organismen vallen, vervullen ze veel basale functies. Denk aan het omzetten van organisch materiaal in voedingsstoffen voor planten en andere organismen. Ze maken deel uit van een complex ondergronds voedselweb. We weten eigenlijk nog maar weinig over dit leven onder de grond, maar gaan er wel erg onvoorzichtig mee om.
Klassieke natuurbescherming draait vooral om de bescherming van soorten. Dat is anders bij nieuwe vormen van natuurbescherming en -herstel, zoals bijvoorbeeld rewilding. Daar ligt de nadruk op het herstel van een functioneel ecosysteem, iets waarbij een gezonde bodem van essentieel belang is. Bij natuurherstel herstelt plantengroei zich bovengronds vaak relatief snel. Ondergronds verloopt het herstel veel trager, want bodemorganismen migreren maar langzaam. Dit legacy effect, het historisch effect van vorige vormen van landgebruik, kan lang doorwerken.
“Je kunt bodems herstellen met organismen van elders”
Een mogelijkheid om het bodemherstel te bevorderen is het inbrengen van bodemstalen uit een ander natuurlijk gebied. De bacteriën, schimmels, aaltjes en andere organismen daarin geven de verstoorde bodem een steuntje in de rug. Het bespoedigt zelfs het bovengronds herstel. We hebben dit in verschillende experimenten getest, en het werkt behoorlijk goed, althans op de voedselarme zandgronden in de buurt van ons instituut.
Hier en daar wordt het inbrengen van bodemstalen al in de praktijk toegepast. Maar voorzichtigheid is geboden: het werkt niet overal. Waarom dat is, weten we nog niet goed. Daarom moet er goed worden nagedacht voordat bodemstalen van de ene plek naar de andere worden overgebracht, of organismen uit collecties worden uitgezet. Als het misgaat onder de grond valt dat moeilijk te controleren, laat staan terug te draaien.”
Recente reacties