Ook micro-organismen kunnen samenwerken en rewilden
In dit artikel:
Onderzoekers van NIOO‑KNAW laten zien hoe het beeld van microben is veranderd: van losse, kweekbare cellen naar complexe, samenwerkende gemeenschappen die grote invloed hebben op planten, bodems en het klimaat. Decennialange technologische vooruitgang — van PCR en 16S‑analyses in de jaren ’90 tot moderne shotgun metagenomics — maakte het mogelijk niet alleen te weten wát er leeft, maar ook wát die microben samen kunnen doen. Jos Raaijmakers (afdeling Microbiële Ecologie) schetst de omslag: van het verzamelen van “postzegels” (welke soorten zijn aanwezig) naar onderzoek naar functies en interacties binnen het microbioom.
Elke omgeving draagt een eigen microbioom: bladeren (phyllosfeer), wortelomgeving (rhizosfeer), dierlijke darmen en bodem hebben telkens andere samenstellingen. De meeste micro‑organismen zijn neutraal of gunstig; slechts een klein deel veroorzaakt ziekte, en dat effect hangt sterk van de context af. Om vast te stellen of een microbioom functioneel belangrijk is voor een plant, worden planten wel eens gekweekt met en zonder het bijbehorende microbioom om groei, ziekteweerstand en wortelarchitectuur te vergelijken. Daarbij blijkt de invloed van microben niet altijd doorslaggevend — soms dragen ze weinig bij, soms tientallen procenten aan het uiterlijk en de gezondheid van een plant.
De NIOO‑groep combineert klassieke kweekmethoden met moderne DNA‑technieken: eerst screenen met sequencing om interessante functies of soorten te vinden, dan isolaten verkrijgen en in het lab testen, en tenslotte terug naar het veld om effecten te verifiëren. Paul Bodelier benadrukt dat je voor functietests het organisme in handen moet hebben; volledige metagenomen laten wel veel onbekende genen en organismen zien, ook van soorten die niet kweekbaar zijn. Shotgun metagenomics en reconstructie van genomen hebben de mogelijkheid vergroot om verborgen microben te karakteriseren, hoewel schimmels door grote genomen moeilijker te ontleden zijn.
Communicatie tussen microben gebeurt grotendeels via vluchtige geurstoffen en andere chemische signalen. Paolina Garbeva onderzoekt die chemische wisselwerking; veel antibiotica die we medisch gebruiken stammen oorspronkelijk uit zulke natuurlijke ‘chemische oorlogsvoering’. In het laboratorium worden isolaten gecombineerd om interacties en signalen zichtbaar te maken.
Toepassingen reiken verder dan alleen het bestrijden van plantenziekten. Microben spelen een sleutelrol in de productie en afbraak van broeikasgassen zoals methaan en lachgas; Bodelier bestudeert methaanbalansen in compost, arctische meren en bodemexperimenten met compost en klei. Praktische projecten tonen concrete kansen: in het Promise‑project werden wortelmicroben gebruikt om een hardnekkig onkruid in sorghum in Sub‑Sahara Afrika te bestrijden. NIOO‑onderzoekers werken ook aan ‘rewilding’ van microben voor natuurherstel: bodemtransplantaties uit gezonde natuurgebieden leken minder productieve gronden snel te verbeteren, en bij herintroducties van plantensoorten kan het meenemen van bijpassende microbiomen kieming en vestiging bevorderen.
Beleid speelt mee: de nieuwe EU‑Bodemmonitoringswet erkent levende bodem als onderdeel van een integrale aanpak, maar het microbiële aspect moet nog steviger worden ingebed. Metingen zoals de schimmel‑bacterieverhouding worden al toegepast; biodiversiteit van microben blijft moeilijk te kwantificeren, terwijl intensief gebruik van grond die diversiteit aantoonbaar vermindert.
Er blijven uitdagingen en kansen: van de bacteriën is vermoedelijk maar rond 1% van de soorten beschreven, in één gram bodem leven miljarden micro‑organismen. Andere groepen — virussen, protozoa en Archaea — zijn onderbelicht omdat ze moeilijk te kweken of traag groeiend zijn. Raaijmakers wil functies die alleen in de natuur tot uiting komen beter in het lab teweegbrengen en zoekt naar ‘succesverhalen’ die aantonen dat microbiële interventies pesticiden en chemische input substantieel kunnen verminderen. Een veelbelovende benadering is het ontwerpen van synthetische microbieel‑gemeenschappen (5–60 soorten) die samen gewenste planteneigenschappen leveren; er is geen enkele silver bullet, maar een team van soorten.
Kortom: door integratie van sequencing, klassieke isolatie en veldexperimenten ontstaat steeds beter inzicht in wie er leeft, hoe microben communiceren en welke toepassingen mogelijk zijn voor duurzame landbouw, klimaatmitigatie en natuurherstel. De volgende stappen zijn het opschalen van bewezen oplossingen en het beter meten van microbiele functies in het veld.