Naast zijn fundamentele interesse in de aard en de kwaliteiten van de organismen in de bodem, ziet ecoloog Van Veen ook praktische toepassingen van dit onderzoek. “Het geheel van micro-organismen en hun functies in een bepaald ecosysteem noem je het microbioom. Uiteindelijk hoop je natuurlijk de aard van dat microbioom te kunnen koppelen aan de kwaliteit van een bodem. Je zou een bodemmonster willen nemen, door de sequencer halen, en vervolgens kunnen zeggen: dit is een heel geschikte bodem voor dit of dat gewas, of voor deze of gene wilde plant. Maar zo ver zijn we nog lang niet.”
Van Veen en zijn collega’s kunnen de vraag al wel op bescheiden schaal omdraaien. “We kunnen onderzoeken wat er gebeurt met het microbioom als we, zeg, de mestgift verhogen, of een bepaalde plant toevoegen of verwijderen. Welke organismen of welke enzymen zien we dan in het systeem komen of eruit verdwijnen.”
Langs die weg van ‘manipuleren en analyseren’ denkt Van Veen dat op termijn heel veel zin van onzin gescheiden zal kunnen worden op het gebied van bodemmanagement. “We doen nu van alles in die bodem, vaak alleen gericht op directe effecten op de groei van gewassen, zoals bemesten of ploegen. Maar we zien dan over het hoofd wat dat voor gevolgen heeft voor het microbioom en dus op langere termijn voor de vruchtbaarheid. We beïnvloeden de kwaliteit van de bodem zonder te weten hoe we dat doen. Er zijn wel maatregelen bekend die direct gericht zijn op het beïnvloeden van het microbioom, zoals het toevoegen van de stof chitine. We denken dat we daarmee bacteriën stimuleren die ook schadelijke schimmels met chitine in hun celwand afbreken. Maar werkt dat ook echt zo?”
Een andere ingreep waar Van Veen zijn twijfels bij heeft is de inundatie, die sommige akkerbouwers toepassen om hun grond te ontdoen van aaltjes. “Door de grond een tijdje onder een laag water te zetten, gaan bijvoorbeeld bollenboeren ervan uit dat zij aaltjes kwijtraken. Tegelijk zijn er weer andere organismen, zoals oömyceten, die juist garen spinnen bij zo’n laag water. Phytophthora is een beruchte oömyceet uit de aardappelteelt. In de bloembollenteelt bestaat een enigszins vergelijkbare ziekte, pythium. Ik ben heel benieuwd naar de genetische analyses van grond die wel of niet is geïnundeerd. Ben je misschien ongewild wel aaltjes aan het bestrijden en ondertussen pythium aan het stimuleren door de inundatie? Als het om bodemmanagement gaat, zijn we vooral nog aan het werken in een black box. Door alle denkbare maatregelen te analyseren naar hun effect op het microbioom, kunnen we onze ingrepen op de bodem misschien wat meer rationaliseren.”
De geheime gereedschappen van het microbioom
Van Veen denkt dat er ook nog heel veel nuttige trucs te leren zijn door het microbioom in verschillende bodems te bestuderen. “Om nog maar te zwijgen van de interessante producten die je eruit kunt winnen. Neem alleen al de binding van stikstof door vlinderbloemigen. Die planten hebben een speciale gemeenschap van bacteriën in hun wortelknolletjes, waardoor ze stikstof uit de lucht kunnen binden. De lucht zit barstensvol met stikstof, maar wij hebben met al onze technologie toch een behoorlijke hoop energie nodig om die stikstof vast te leggen in bijvoorbeeld kunstmest. De vlinderbloemigen met hun bijbehorende bacteriën doen dat een heel stuk slimmer. We weten inmiddels vrij goed hoe ze dat doen, maar hoe we dat kunnen toepassen bij de echte grote gewassen zoals rijst en granen is zelfs na tientallen jaren van onderzoek door honderden wetenschappers nog niet duidelijk. Het zou natuurlijk geweldig zijn wanneer we de enzymen die voor dat proces worden gebruikt, ook zouden kunnen gebruiken om meststoffen te maken.”
“Behalve stikstofbinders zitten er in bepaalde bodems ook nuttige bacteriën die verontreiniging kunnen opruimen. Ook die bacteriën wil je leren kennen. Dat kan door bodemmonsters met en zonder zuiverend vermogen door de DNA-sequencer te halen, en zo de enzymen te identificeren die voor de zuivering verantwoordelijk zijn”, aldus Van Veen.
Vergelijkbare heilige gralen schuilen in de bestrijding van ziekteverwekkers. “Nu bestrijden we ziekten nog voor een belangrijk deel met synthetische middelen, maar daar willen we op termijn natuurlijk het liefst vanaf. Als je maar voldoende gaat sequencen, kun je uiteindelijk misschien ontdekken hoe een gezonde bodem zélf afrekent met een deel van die, al dan niet bodemgebonden ziekteverwekkers.”
Het microbioom van de bodem en andere ecosystemen is ook de producent van heel veel stoffen en producten die wij dagelijks gebruiken. Zo komt de helft van onze antibiotica uit de bodem.
Van Veen: “Die antibiotica, maar bijvoorbeeld ook de antioxidantia die wij in de voedingsmiddelenindustrie gebruiken, worden door bacteriën gebruikt als verdedigingsmiddel tegen bijvoorbeeld protozoën die bacteriën eten. Het kunnen ook communicatiemiddelen zijn tussen bacteriën. Het zijn dus voor alle bacteriën heel normale stoffen, of metabolieten. Als je dan bedenkt dat we minder dan 5% van alle bacteriën in de bodem kennen en weten wat ze doen, dan mag je verwachten dat er nog enorm veel onbekende stoffen zijn die door bacteriën worden gemaakt en die wij bijvoorbeeld als geneesmiddel of verdelgingsmiddel zouden kunnen gebruiken. Omdat we nu ook de genen, dus de functies van alle bacteriën in de bodem kunnen bepalen via de moderne moleculair biologische technieken, zijn er nu vele studies overal in de wereld naar deze nieuwe antibiotica en andere stoffen. Er zijn al wel enkele bruikbare nieuwe stoffen ontdekt, en naar aller verwachting zullen er nog vele volgen, maar voordat die op de markt komen, zijn we wel jaren verder.”
Van Veen realiseert zich dat we als maatschappij niet al te veel moeten rekenen op ‘de industrie’, als het gaat om de financiering van deze queeste. “Voor de DSM’s en de Bayers van deze wereld draait het natuurlijk om volumes en productzekerheid. Twee jaar na mijn emeritaat aan de Universiteit van Leiden en aan het Nederlands Instituut voor Ecologie kan ik dan ook alleen maar een warm pleidooi houden voor het voortzetten van het academisch onderzoek aan het microbioom van de bodem. Ik ben ervan overtuigd dat in dat microbioom uiteindelijk ook het antwoord schuilt op onze vraag naar duurzaam bodemgebruik en naar nieuwe producten.”