Aardse bacteriën kunnen overleven op grondstoffen uit de ruimte en minder virulent worden
Wanneer we met regelmaat ruimtereizen gaan ondernemen, moet ook naar het effect op meereizende micro-organismen zoals bacteriën worden gekeken. Onderzoekers van het Radboudumc schrijven in een artikel in Astrobiology dat bacteriën kunnen overleven op een ‘buitenaards dieet’, maar daardoor makkelijker herkend worden door het immuunsysteem en minder virulent worden. Voor de veiligheid van toekomstige ruimtereizen is het goed om met dit aanpassingsproces rekening te houden.
De interesse in de kosmos neemt weer toe. In het afgelopen decennium werd opnieuw nagedacht over missies naar de maan, misschien zelfs naar Mars. Bemand of onbemand. Niet alleen bekende ‘ruimtevaart’-landen zoals de Verenigde Staten, China, Rusland en India mengden zich in de discussie, maar ook private ondernemingen zoals SpaceX, Blue Origin, Virgin Galactic en veel andere bedrijven lieten zich horen.
Mens en microbe
Mochten de ideeën werkelijkheid worden, dan is het verstandig om te kijken naar het effect dat regelmatige ruimtereizen kunnen hebben op micro-organismen, schrijven onderzoekers van het Radboudumc in het vakblad Astrobiology. Hoe goed mens en materiaal ook worden ontsmet, er zullen altijd wel micro-organismen mee de ruimte ingaan. Gezien het enorme groei- en aanpassingsvermogen van bijvoorbeeld bacteriën is het voorstelbaar dat ze soms ruimtereizen zullen overleven en zich in een buitenaards milieu kunnen vestigen. Vanuit die nieuwe ‘woon- en verblijfplaats’ kunnen ze ruimtereizigers die daarna op bezoek komen weer infecteren.
‘Ruimtevoeding’
De wetenschappers selecteerden vier bacteriële ziekteverwekkers, waaronder Klebsiella pneumoniae en Pseudomonas aeruginosa. Om vast te stellen of buitenaardse groei en overleving mogelijk waren, maakten ze een minimale ‘voeding’ op basis van stikstof, fosfor, zwavel, ijzer en water. Daar voegden ze koolhydraten aan toe, die in het verleden werden gevonden in koolstofhoudende meteorieten. De vier ziekteverwekkers bleken allemaal goed uit de voeten te kunnen met dit buitenaards dieet. Ze bleven leven en zich vermenigvuldigen.
Afweersysteem sterker geprikkeld
In vervolgexperimenten keken onderzoeker Jorge Domínguez-Andrés en zijn collega’s naar de eventuele gevolgen van deze bacteriële aanpassing aan buitenaardse voedingsstoffen, specifiek voor de mens. Blijven de ziekteverwekkers doen wat ze deden of treden er misschien veranderingen op die consequenties hebben voor het menselijk afweersysteem? Domínguez-Andrés: “We zien dat die aanpassingen, vooral bij K. pneumoniae, leiden tot andere reacties van het immuunsysteem. We denken dat de ‘buitenaardse omstandigheden’ zorgen voor veranderingen in de celmembraan – het omhulsel van de cel – waardoor het afweersysteem sterker op de bacterie gaat reageren. Kortom, de bacteriën worden immunogener.”
Minder virulent
Onderzoek in celkweek, maar ook in muizen, laat zien dat de bacteriën op buitenaardse voedingsstoffen overleven en door die noodzakelijke aanpassing minder virulent worden. Marien de Jonge van het laboratorium medische immunologie: “Met andere woorden: bacteriën die vanaf de aarde zijn meegereisd kunnen door de beperkte voedingsstoffen in het buitenaardse milieu, juist minder ziekteverwekkend worden. Tegelijkertijd laat dit onderzoek zien dat bacteriën kunnen overleven onder deze condities waardoor kans op infectie bij ruimtereizigers blijft bestaan, juist omdat – zoals eerder door andere onderzoekers is aangetoond – een ruimtereis negatieve effecten heeft op het functioneren van het immuunsysteem.”
Meer onderzoek
Het besef dat bacteriën ruimtereizen kunnen overleven en in staat zijn hun ziekmakend vermogen aan te passen door de selectiedruk van hun nieuwe buitenaardse omgeving, opent een nieuw veld van onderzoek. Mihai Netea, van de Afdeling experimentele interne geneeskunde: “We hebben nu het aanpassingsvermogen van vier bacteriën onderzocht op basis van een beperkt aantal voedingsstoffen. Maar er zijn ontzettend veel bacteriën die hier belangrijk kunnen zijn. Bovendien hebben we nog niet gekeken naar andere atmosferische condities, zoals directe blootstelling aan zonnestralen of een andere luchtdruk. Maar denk ook aan variaties in zwaartekracht of radioactieve straling. Bovendien weten we nog vrijwel niets over de evolutie van bacteriën over een langere periode in dergelijke afwijkende omstandigheden. Voor de veiligheid van toekomstige ruimtereizen is het goed om hier meer onderzoek naar te gaan doen.”
Publicatie in Astrobiology: Growth on Carbohydrates from Carbonaceous Meteorites Alters the Immunogenicity of Environment-Derived Bacterial Pathogens – Jorge Domínguez-Andrés, Marc Eleveld, Georgios Renieris, Thomas J. Boltje, Rob J. Mesman, Laura van Niftrik, Sam J. Moons, Petra Rettberg, Jos W.M. van der Meer, Evangelos J. Giamarellos-Bourboulis, Huub J.M. Op den Camp, Marien I. de Jonge, Mihai G. Netea