Leesfragment: De microbemens

Op 26 september verschijnt De microbemens van Remco Kort. Lees bij ons vast een fragment!

De mens is een wandelend ecosysteem. Ons leven lang verschaft ons lichaam de juiste omstandigheden aan een gigantische gemeenschap micro-organismen. Toch zien we microben voornamelijk als veroorzakers van ziektes en bederf, en proberen we ze uit alle macht te verdelgen met antibiotica en ontsmettingsmiddelen. Maar we kunnen er niet omheen, vanaf de kolonisatie van ons lichaam bij onze geboorte tot de ontbinding na onze dood: bacteriën spelen een onmisbare rol in ons leven. Deze cruciale rol wordt in De microbemens op heldere wijze onder de loep genomen, en dat leidt tot eerherstel voor de kleine organismen. Telkens weer, vanuit steeds een ander perspectief, worden we meegenomen naar een onzichtbaar kleine wereld die groter blijkt dan ooit voor mogelijk is gehouden.

HET MICROMENSJE

Stelt u zich voor dat u ontspannen op uw rug in het water drijft. Langzaam maar zeker wordt u één miljoen keer verkleind. U krimpt tot een totale lengte van een micrometer, oftewel één duizendste van een millimeter, zodat u de afmetingen aanneemt van een bacterie. De oever verwijdert zich steeds verder van u vandaan. Uw omgeving verandert in een onmetelijke oceaan; de kust raakt steeds verder uit het zicht. U hebt nooit last gehad van watervrees, maar al dobberend voelt u zich nu nogal kwetsbaar. U probeert dan ook, als door een instinct gedreven, naar de oever te zwemmen. Deze lijkt op de een of andere manier bescherming te bieden, maar een zwemtocht is onbegonnen werk. Bij iedere zwemslag die u maakt lijkt de oever zich verder te verwijderen, schuilgaand achter een gordijn van waterdamp. Volledig uit het zicht verdwenen. De kleine rimpelingen op het oppervlak van het water zijn ondertussen metershoge golven geworden. Het water voelt niet meer aan als een natte vloeistof, maar heeft de eigenschappen gekregen van een stroperige massa. De bewegingen van uw armen en benen hebben amper effect. En er blijkt nog meer aan de hand te zijn in de onwerkelijke wereld waardoor u wordt omgeven. Langzamerhand wordt u zich bewust van vibraties, overal op uw huid. Gek genoeg lijken deze trillingen uit het water zelf te komen! Wat zojuist nog aanvoelde als een aangename vibratie laat zich nu beter beschrijven als een bombardement van watermoleculen. Het kost ongelooflijk veel moeite om aan uw omgeving te ontsnappen en gericht ergens heen te zwemmen. U wordt constant uit koers gedreven door de willekeurige bewegingen van het water. Het is de kracht die uit het water zelf lijkt te komen die nu uw richting bepaalt. De watervrees die u voelde is omgeslagen in paniek. U tolt constant om uw as en wordt in het wilde weg heen en weer geslingerd. Al snel bent u uw richtingsgevoel volledig kwijt en kunt u zich in deze eindeloze oceaan op geen enkele manier meer oriënteren. Na enige tijd went dat gevoel gek genoeg, en geeft u zich over. U begint te ontspannen en een weldadige rust maakt zich van u meester. Een vederlicht gevoel. U wordt onderdeel van de willekeurige bewegingen van de natuur, als een stofdeeltje dat danst in het zonlicht. Als in een openbaring wordt alles opeens volkomen duidelijk. Een helder inzicht dat alleen verkregen lijkt te kunnen worden door deze ervaring zelf. Op deze schaal van micrometers bent u in staat de intense bewegingsenergie van het water zelf te voelen. Zó is het dus om een speelbal van de natuur te zijn. Meteen daarna komt het besef dat dit proces continu overal gaande is, in een onmetelijk micro-universum overal om ons heen. Op deze schaal hebben precies dezelfde natuurwetten als in de wereld die we kennen een compleet andere uitwerking. In deze wereld hebben we afscheid genomen van de traagheid waarmee we normaal gesproken volharden in onze bewegingstoestand. Net zoals we ons op onze planeet in de onvoorstelbaar grote ruimte van het universum bevinden, zo begeven we ons ook constant in het eindeloze universum van het microbiële leven. Die wereld is niet lichtjaren van ons verwijderd, maar altijd in onze directe nabijheid.

Weinigen onder ons zijn zich ooit bewust van het effect van de natuurlijke krachten in de wonderlijke microwereld waarin we ons zojuist hebben verplaatst. Wat gebeurde er eigenlijk toen de mens meer dan drie eeuwen geleden door een zelfgemaakte lens voor het eerst kennis kon nemen van de microscopisch kleine wereld met al zijn wonderlijke levensvormen? In eerste instantie werd hij misleid door wat hij zag. De mens die van nature op zichzelf is gericht, richtte zijn aandacht voor het onzichtbare leven op zijn eigen vloeistoffen, waaronder bloed, speeksel en zaad. In speeksel bleken wonderlijke 'kleine leevende Dierkens' rond te zwemmen, en in het bloed bleken zich kernloze cellen te bevinden. En wat meende de mens te zien toen hij voor het eerst door een microscoop naar zijn eigen zaad keek? Hij zag daarin niets anders dan de bevestiging van de volmaaktheid en schoonheid van de schepping! In iedere kop van elk van die ontelbare krioelende zaadcellen zat een homunculus, een minuscuul mensje. Dat mensje was al helemaal geprepareerd om uit te groeien tot een compleet schepsel. Het enige wat het nog nodig had om na een lange reis uit te kunnen groeien tot een volwaardig mens was de juiste voedingsbodem. De vrouwenschoot. De neiging om in allerlei vormen onze eigen gedaante te ontdekken en aan alles te pas en te onpas menselijke eigenschappen toe te dichten, komt misschien voort uit ijdelheid, maar zij heeft ons tot op de dag van vandaag wel geholpen om de wereld om ons heen te leren begrijpen. Ook in dit hoofdstuk zal begrip voor microben worden verkregen aan de hand van opvallende overeenkomsten en verschillen met de mens. Het onzichtbare leven komt voor in zoveel verschillende gedaantes dat het onmogelijk is om ze allemaal de revue te laten passeren. De schijnwerpers zullen gericht zijn op de bacteriën, onze grootste weldoeners. Maar laat ik eerst een korte beschrijving geven van de onderverdeling van de micro-organismen, gevolgd door een aantal van hun markante eigenschappen.
Micro-organismen, ook wel microben, is de verzamelnaam voor alle levende wezens die zo klein zijn dat we ze niet kunnen zien met het blote oog. Onder de microben zijn de bacteriën, schimmels en algen het bekendst. Microbiologen zijn al vanaf de ontdekking van het onzichtbare leven bezig om ze zo goed mogelijk onder te verdelen in verschillende groepen. Vaak wordt de indeling van het leven weergegeven in de vorm van een wijdvertakte boom, waarbij de lengte van de takken de evolutionaire afstand tussen de levende wezens aangeeft. De laatste gemeenschappelijke voorouder huist in de wortel. Een systematische indeling maken van al het leven op aarde, inclusief het onzichtbare, is geen eenvoudig opgave. Dat blijkt uit de veelvormige bomengalerij die in de loop van de geschiedenis voorbij is gekomen bij verwoede pogingen al het leven op aarde onder te brengen. Lange tijd hebben biologen het leven op aarde onderverdeeld in drie rijken: de dieren, de planten en de eencelligen. Tegenwoordig is die indeling herzien, en spreken we over drie domeinen: de Bacteria, de Archaea, en de Eucarya. Het overgrote deel van het leven op deze planeet wordt vertegenwoordigd door het onzichtbare leven van de microben, dat zich met zijn enorme verscheidenheid uitstrekt over alle drie de domeinen. In het eerste domein zitten de bacterien, die in dit boek uitgebreid aan bod zullen komen. Het tweede domein bevat de archaea, een bijzondere groep oerbacterien. Zij danken hun naam aan de veronderstelling dat ze tot de oudste bewoners van onze planeet behoren. Hun verschijningsvorm is niet van die van de bacterien te onderscheiden, maar evolutionair gezien liggen ze veel dichter bij de eukaryoten, die in het derde domein zitten. Tot dit laatste domein behoort ook de mens zelf, alle dieren, planten, schimmels, gisten, algen en overige microdiertjes. Het is dus opmerkelijk dat in de boom van het leven de verwantschap tussen een mens en een schimmel groter is dan die tussen de bacterie en de oerbacterie.
Naast alle zichtbare en onzichtbare wezens in de drie domeinen van het leven bestaan er ook nog onzichtbare biologische entiteiten die er helemaal buiten vallen. De virussen. We kennen ze vooral als veroorzakers van infectieziektes, maar ze spelen ook een heel belangrijke rol in de evolutie bij de overdracht van genetische eigenschappen die liggen op dna-fragmenten die met virussen meeliften. Omdat virussen niet in staat zijn om zich zelfstandig, dus zonder een gastheer, te vermeerderen, worden ze niet gerekend tot de levende wezens. Maar de biologie zou de biologie niet zijn als er geen uitzonderingen bestonden. Er bestaan parasieten die gedurende de evolutie zó innig met hun gastheer verbonden zijn geraakt dat ze het vermogen om zich zelfstandig te vermenigvuldigen hebben verloren. Toch worden ze in tegenstelling tot virussen wél tot de levende wezens gerekend. Onder elke streep die je in de biologie probeert te trekken, lijken altijd wel weer een aantal creaturen te zitten die zich niet in een hokje laten plaatsen. Er wordt een groot beroep gedaan op ons voorstellingsvermogen wanneer we proberen ons te verplaatsen in de dimensies van de microbiele wereld. Bacterien zijn klein. Heel klein. De lengte en de breedte van een bacterie liggen rond de twee bij een micrometer, afmetingen die we in het dagelijks leven nooit tegenkomen. Stel, we zouden proberen de lengte van de bacterie met een liniaal te meten. De kleinst zichtbare eenheid op een liniaal is een millimeter, dat lijkt klein, slechts een tiende van een centimeter, maar het is enorm, maar liefst duizend micrometer. Om de lengte van een millimeter te bereiken, zou je dus eerst vijfhonderd bacterien achter elkaar moeten leggen. Dit is een onzinnig idee, want waar haal je precies vijfhonderd bacterien vandaan, hoe leg je ze achter elkaar en hoe maak je ze zichtbaar? Zijn er dan geen objecten die een rol spelen in ons dagelijks leven die zo klein zijn dat zij ons een stap dichter kunnen brengen bij ons begrip voor de lengte van een bacterie? Het oppervlak van de punt van een naald bijvoorbeeld? De punt van een naald biedt nog steeds genoeg ruimte voor een slordige duizend bacterien, dus dat geeft alsnog geen duidelijk beeld. De doorsnede van een haar misschien? Een stap in de goede richting. Om de doorsnede van een haar van begin tot einde te doorlopen hoeven we nog maar vijfentwintig bacterien achter elkaar te leggen. De dikte van de wand van een zeepbel? Briljant. We zijn aangekomen bij de juiste afmeting. De dikte van de zeepbelwand komt ongeveer overeen met de lengte van een enkele bacterie.
Nu we precies weten hoe lang een bacterie is, doemt de vraag op hoe het zit met het ontwerp, met de vorm van de bacterie. Het eerste wat onze miniaturisatie-ervaring duidelijk heeft gemaakt is dat de waarneming van het mensje in de zaadcel een illusie moet zijn geweest. Het fragiele ontwerp van de mens is erg kwetsbaar en helemaal niet geschikt voor het leven op een schaal van micrometers. De architectuur van het bacteriele leven bestaat uit een stevig ontwerp, voorzien van een zeer robuuste celwand om weerstand te bieden aan de enorme krachten waar dit leven aan blootgesteld wordt. Wat de morfologie van de bacterie betreft, zien we een drietal elementaire vormen vaak voorbijkomen: de bol, de staaf en de helix, achtereenvolgens genaamd kokken, bacillen en spirillen. Een nauwkeurige inspectie van het bacteriele leven op aarde laat echter een veel grotere vormenrijkdom zien, waarvan een kurkentrekker, een komma en tal van meercellige structuren slechts enkele voorbeelden zijn. Velen, waaronder microbiologen, hebben zich nooit druk gemaakt om de vorm van de bacterie. Dat is volledig ten onrechte, want de bacterie zelf doet dat wel. Haar vorm is voor haar van levensbelang. De bacterie heeft zich ontwikkeld in allerlei gedaantes om aan de gapende muil van bacterie-etende wezens te ontkomen. Deze bacterie-eters, zoals het pantoffeldiertje, hebben in de loop van de evolutie een enorme selectiedruk gelegd op bacterien om zich te ontwikkelen tot tal van vormen om aan hun consumptie te ontkomen. Dat principe kan zelfs aanleiding hebben gegeven tot de ontwikkeling van grotere, meercellige wezens, waaronder de mens. En nu we het daar toch over hebben: ook de mens heeft zich ontwikkeld tot een wezen dat beschikt over een aantal strategieen om aan zijn vijanden te ontkomen, ook al lijkt zijn gewelfde vorm daarbij een ondergeschikte rol te spelen. Die lijkt meer te zijn ingezet om zo aantrekkelijk mogelijk over te komen op voortplantingspartners. Dus terwijl bacterien zich jarenlang zo onaantrekkelijk mogelijk hebben gemaakt voor vijanden door zich te ontwikkelen tot allerlei oneetbare vormen, heeft de mens zich de vorm aangenomen van een wezen dat zo aantrekkelijk mogelijk is voor het andere geslacht.

Copyright © 2017
Remco Kort / Athenaeum—Polak & Van Gennep