Dit verhaal eindigt heel misschien op een andere planeet, maar het begon in 2016, toen microbioloog Dennis Claessen op werkbezoek ging bij de buren op het BioSciencePark in Leiden.

Een van de bedrijven daar heet Airbus Defense and Space Netherlands (het vroegere Dutch Space), en heeft een apparaatje dat de geringe zwaartekracht in de ruimte imiteert. Ze noemen het een Random Positioning Machine (RPM), maar u zou het herkennen als de laboratorium-equivalent van kermisattracties met aansprekender namen als Gyroscope, Tourbillon or Starlight. Je zit of staat in een ring, die hangt in een andere ring, die weer in een derde ring zit. Drie draaiassen in elkaar, zodat je alle kanten tegelijk op draait en niet meer weet wat onder of boven is. ‘Als je hem ziet draaien, word je meteen vrolijk’, vertelt Claessen. Dus toen hij een paar dagen later een groep studenten voor zich had die wilden meedoen aan de biotechnologiewedstrijd iGem, wist hij welke kant hij ze op ging sturen: er moest iets met dat ding.

‘Die wedstrijd draait niet alleen om wetenschappelijke opzet, maar ook om het bereiken van een breed publiek. Ik zag al voor me hoe we bij onze stand een mensen-gyroscoop zouden opstellen. Die iGem-wedstrijd is keihard werken voor studenten, en ze moeten de hele tijd dingen doen die buiten hun comfort zone liggen. Maar het is ontzettend leuk om te zien dat er zoveel creativiteit uit de studenten komt, en op hoeveel goodwill ze kunnen rekenen. Airbus werkte meteen mee, en astronaut André Kuipers nam een filmpje voor ze op.’

Planten

Het creatieve idee van deze lichting studenten: tuinbouw op Mars. Het is niet bepaald het enige of zelfs het grootste probleem als de mensheid ooit op Mars wil gaan wonen, maar als we zover komen is het wel een probleem dat moet worden opgelost. Marsgrond is giftig. Er zitten hoge concentraties perchloraat in de bodem, en als je daarin planten laat groeien, worden die ook giftig.

Perchloraat komt ook op aarde voor, en er bestaan verschillende bacteriën die het kunnen afbreken. Als je de moleculaire machinerie die zulke bacteriën gebruiken weet te isoleren, kun je die in theorie vervolgens gemakkelijker inzetten in de aard- pardon, grond in een Mars-kas. Met dat idee gingen de studenten aan de slag. Met behulp van crowdfunding zamelden ze geld in om naar de iGem-finale in Boston te gaan. Zonder mensen-gyroscoop, maar wel met de RPM van Airbus erbij. De zwaartekracht op Mars is namelijk slechts 38 procent van die op aarde, en een van de onderzoeksvragen was of dat uitmaakt, microbiologisch gezien. 

Dat doet het. Blijkbaar speelt de zwaartekracht een rol bij de processen die bacteriën gebruiken om de afvalproducten van hun stofwisseling kwijt te raken. De namaak-zwaartekrachtloosheid van zo’n tuimelmachine zorgt ervoor dat ze in hun eigen vuil komen te zitten, zo bleek. ‘Uit onze analyses bleek ook dat die bacteriën erg gestrest waren’, zegt Claessen.

Biologen gebruiken de term ‘stress’ wat losser dan psychologen of werknemers dat doen. Elke lichamelijke reactie op een bedreiging of verstoring heet stress. Planten hebben waterstress als het een tijdje niet regent, schimmels in de bodem kunnen stress hebben als er te veel zware metalen in de grond zitten, bacteriën hebben stress als er een concurrerende bacterie­soort in de buurt komt. 

Antibiotica

Het zou zelfs kunnen, vermoedt Claessen, dat je met zo’n RPM nieuwe soorten antibiotica kan vinden. De bacterie waar hij het meeste onderzoek naar doet, Streptomyces, maakt bij stress antibiotica aan.
In het lab zijn dat zo’n vier of vijf verschillende stoffen, maar de genen zijn aanwezig om er een stuk of dertig aan te maken. ‘Waarschijnlijk maakt hij die alleen aan onder een specifieke vorm van stress, bijvoorbeeld als ze een bepaalde soort bacterie bespeuren. Het zou kunnen dat Streptomyces in microzwaartekracht ook stoffen aanmaakt die we onder normale lab-omstandigheden niet zien.’ De microbioloog is overigens vooralsnog niet van plan om dat ook uitgebreid te gaan onderzoeken: er zijn namelijk nog genoeg andere dingen te doen.

Hij wil bijvoorbeeld verder met perchloraatvervuiling. Die stof komt ook op aarde voor, soms zelfs in gevaarlijke concentraties: de bodem van de Atacama-woestijn in Chili, bijvoorbeeld, waar het stofje voor het eerst werd aangetroffen. Het is daar zo verschrikkelijk droog dat je natriumnitraat gewoon uit de grond kan scheppen; in een natter klimaat zou het gewoon oplossen in de regen en wegspoelen.

Totdat de Duitsers tijdens de Eerste Wereldoorlog ontdekten hoe je ‘synthetische Chileense salpeter’ kon maken van stikstof uit de lucht, was die grondstof verschrikkelijk belangrijk voor de productie van explosieven en kunstmest. Beetje onhandig, dus, dat er van dat giftige perchloraat in bleek te zitten.

Vuurwerk

‘De stof heeft zich via de kunstmest verspreid, of kwam dankzij vervuilende fabrieken, vuurwerk of raketlanceringen in het milieu terecht. In onder meer Californië en Massachusetts zijn er plekken waar nu te veel van dat gif in de bodem of het water zit.’ Samen met collega Han de Winde en waterzuiveringsexperts en biotechnologen van de TU Delft is hij nu een samenwerkingsverband aan het opzetten om de bacteriële afbraak van perchloraat beter te bestuderen.

‘Wat kunnen de bacteriën die in de natuur voorkomen al doen? Is dat genoeg, of valt er met behulp van biotechnologie meer effect te behalen? En als je eenmaal een systeem hebt dat goed werkt, kun je het dan ook robuuster maken, zodat je het ook zou kunnen toepassen op een andere planeet?’

Niet gek, voor iets dat begon als een studentenproject.