Een tuintje op Mars

Bacterie kan de bodem van de rode planeet ontgiften

Wie gewassen wil kweken op Mars heeft een probleem: de bodem is giftig. Een team van Leidse studenten wil dat oplossen met behulp van biotechnologie.

‘Mars is een beetje een opknappertje van een planeet’, aldus superondernemer Elon Musk, ‘Maar we zouden het aan de praat kunnen krijgen.’ Musk is oprichter van PayPal, Tesla Motors en van SpaceX, het ruimtevaartbedrijf dat, als het aan hem ligt, uiteindelijk de mensheid naar Mars gaat helpen. Vooralsnog wordt Mars uitsluitend bewoond door robots, en voor dat ooit overgaat, moeten er nog een hoop hordes overwonnen worden. Het zijn heel veel kleine en grote problemen, en voor één daarvan verplaatsen we onze blik weg van Mars, weg van Musks Silicon Valley, en naar het Sylviusgebouw in Leiden.

‘We zijn het eerste volledig Leidse team dat meedoet aan de internationale biotechnologie-wedstrijd iGEM’, vertelt biologiestudent Valentijn Broeken. ‘Het doel is: verzin een uitdaging, en los die op met biotechnologie.’
‘Mars is nu een hot topic’, vult team- en studiegenote Lisanne van Oosterhoud aan. ‘We wilden graag een probleem oplossen op die planeet. De onderzoeker die met ons samenwerkt, microbioloog Dennis Claessen, was meteen enthousiast.’

Broeken: ‘Als je op Mars planten wil kweken in kassen, zoals in The Martian (sciencefictionverhaal van Amerikaanse auteur Andy Weir, red.), zit je met een probleem. Er zit daar relatief veel giftig perchloraat in de bodem. Planten nemen het op, en zijn dan ook giftig. Dat is op aarde overigens ook een probleem op sommige plekken. Op Mars is daar vooralsnog geen oplossing voor.’

Perchloraat heeft de chemische formule ClO4-; dat betekent dat het chemisch omgezet kan worden in relatief onschuldige chloorionen (Cl-, het spul dat u eet als keukenzout) en zuurstof (O2, het spul dat u inademt). Er zijn een paar micro-organismen die dat uit zichzelf al doen, de bacterie Dechloromonas agitata is daarvan het best bestudeerd. Van Oosterhoud: ‘We willen de genen uit die bacterie die verantwoordelijk zijn voor het afbreken van perchloraat overzetten in een andere bacterie, de darmbewoner E. coli. En we hopen dat ze daar dan werkzaam worden.’

Waarom dan niet gewoon die Dechloromonas naar Mars sturen? Om te beginnen is dat een relatief onbekende bacterie. E. coli is daarentegen één van de meest bestudeerde schepsels ter wereld: het grote werkpaard van de microbiologie. Onderzoekers weten hoe je ze moet kweken, genetisch kunt aanpassen, etc. Het is de technologie die er al is: als je skispullen niet in je auto passen, is het makkelijker om een koffer op je autodak te monteren, dan om je ski’s om te bouwen tot een snowscooter die ook nog naar Oostenrijk kan rijden.

De Marsontgifter zal namelijk nog wel meer sleutelwerk moeten ondergaan voordat hij klaar is voor de rode planeet. Het oppervlakte van Mars zelf is ongastvrij, met zijn bittere kou en stralingsbombardementen die organische moleculen uit elkaar rukken, maar zelfs voor een bestaan in Marskassen zijn de aardse bacteriën waarschijnlijk niet toegerust. Ze zullen daar vermoedelijk meer UV- en kosmische straling te verduren krijgen dan op aarde, en het is nog maar de vraag wat de gevolgen zullen zijn van de lagere zwaartekracht op Mars – ongeveer 40 procent van die op aarde.

Met die vraag willen de Leidse iGEMmers beginnen: van de Airbus-tak Defence & Space hebben ze een zogeheten Random Positioning Machine te leen gekregen. ‘Dat is een soort omgekeerde centrifuge’, legt Broeken uit. ‘Hij roteert steeds je cellen, om de gevolgen van de zwaartekracht uit te vlakken, omdat de zwaartekracht als het ware van alle kanten komt. Je kunt hem ook precies zo instellen dat de cellen veertig procent van de tijd naar beneden wijzen, zodat je de zwaartekracht van Mars simuleert.’

Van Oosterhoud: ‘We verwachten dat onder invloed van die veranderde zwaartekracht bepaalde genen vaker aan of uit zullen gaan.’ Broeken: ‘En als dat zo is, dan is de zogeheten promotor, het stukje DNA dat die genen aan of uitzet dus reuze interessant voor ons. Dat kun je dan ook gebruiken om de genen die voor ons interessant zijn aan of uit te zetten op Mars.’ Van Oosterhoud: ‘Je wil in elk geval een promotor hebben waarvan je weet dat hij het doet in de Mars-zwaartekracht. Het zou toch jammer zijn als je gen wel hier in het lab aangaat, maar op Mars niet.’

Het doel van de studenten is overigens niet zozeer om een volledig werkzame Marsbestendige perchloraatvreter te bouwen, het gaat hen om de zogeheten biobricks. Dat zijn stukjes DNA, zoals genen of promotors, die zich makkelijk laten knippen en plakken met internationaal afgesproken methoden. Net zoals verschillende computers met elkaar kunnen praten omdat ze volgens een afgesproken software-protocol communiceren, zo vormen de biobricks-afspraken een standaard voor biotechnologie. Broeken: ‘Als het systeem dan ontwikkeld is in E. coli, en je een proof of concept hebt, kan je het eventueel overzetten in een andere bacterie.’

Er bestaan al duizenden biobricks. Daaronder bevindt zich ook een aantal genen van de bacterie Deinococcus radiodurans, die voor het eerst werd aangetroffen in blikjes vlees die met gammastraling waren behandeld om ze steriel te maken. Die genen maken een bacterie extreem bestendig tegen straling, UV-licht en uitdroging. Zou het niet mogelijk zijn om een soort superontgifter te maken, die buiten kassen kan leven en het perchloraat omzet in zuurstof die de Marsatmosfeer verbetert voor mensen?

Broeken: ‘Het is zeker niet onze bedoeling om van Mars een tweede aarde te maken! Als je zo’n bacterie loslaat, zit heel Mars er vol mee. We weten niet zeker of daar geen ander leven is en wat de gevolgen zullen zijn. We werken sowieso maar één zomervakantie aan dit project, we hoeven niet alle denkbare problemen op te lossen.’ BB

Deel dit bericht:

Voorpagina

Achtergrond

Tegen zijn kan niet

Last van keuzestress bij de verkiezingen? Niet nodig, want de verschillen tussen de …

Wetenschap

Een tuintje op Mars

Wie gewassen wil kweken op Mars heeft een probleem: de bodem is giftig. Een team van …

Studentenleven

Nieuws

Toch instemmingsrecht

De faculteitsraden krijgen toch instemmingsrecht op de hoofd­lijnen van de facultaire …

English page

Resistance is futile!

We are facing more and more rules that are embedded in our technology warns philosopher …