Bacteriën, wat hebben we er aan?

Veel mensen schrikken terug als ze horen dat bacteriën tussen ons rondzwerven, een groep ziekmakers om om heen. Maar wie weet eigenlijk dat sommige bacteriën ons lichaam tegen allerlei dingen beschermen? Onze huid is bedekt door een waas van deze kleine wezentjes. Zonder bacteriën zouden we niet kunnen overleven. Omgekeerd kunnen bacteriën zonder mensen en planten zeer goed bestaan.

Ontstaan van het leven

De aarde vier miljard jaar geleden: heftige vulkaanuitbarstingen, meteorietinslagen en bliksem is dagelijkse kost. De enorme hitte en radioactieve straling zorgen voor chemische reacties. Het dondert en davert. Uit zwavel en waterstof komen de eerste chemische verbindingen voort. Ook grotere moleculen ontstaan. Later komen daar nog aminozuren en vetten bij. Als in een pan pruttelt de oersoep rustig voort. Eerste kettingen van moleculen omsluiten vrije aminozuren, het worden prototypes van een cel. Het duurt nog een hele tijd tot dit alles op elkaar afgestemd is. Ongeveer 3,5 miljard jaar geleden ontstaan simpele bacteriën, die leven tussen vuur en as.

Tijdens de volgende drie miljard jaar koelt de aarde af, er ontstaat waterdamp en er komt zuurstof vrij. Het wordt allemaal rustiger op aarde. Een veelvoud van cellen is ontstaan en uit deze oorspronkelijke levensvormen moeten ongeveer 500 miljoen jaar geleden hogere celstructuren zijn ontstaan. Men vermoedt, dat de bacteriën de voedingsbodem zijn geweest voor alle verdere levende wezens, als planten, mensen en dieren.

Dit is hoe wetenschappers denken dat het leven op de aarde is ontstaan. Ze hebben nog niet alles verklaard en waarschijnlijk zal dat ook nooit gebeuren, omdat het heel moeilijk is de situatie van de oeraarde in een laboratorium na te bootsen. Men gaat er echter van uit, dat cellen en bacteriën zich zo ontwikkeld hebben. Op welke manier precíes, in welke tijd en in welke hoedanigheid dat allemaal gebeurd is, weet men niet.

Archaea en bacteriën

Het was aan het eind van de zeventiger jaren toen wetenschappers iets nieuws ontdekten: ze hadden nieuw leven op onze planeet gevonden. Wat niemand zich kon voorstellen, was toch mogelijk: in bijtende zwaveldampen koken hele kleine bacteriën, die zich pas bij 100 graden Celsius in hun element voelen. Wegens hun voorliefde voor archaïsche omgevingen, die lijken op de situatie van de oeraarde, noemt de wetenschap deze wezens tegenwoordig archaea.

De 'rijdende oerdwerg' Nanoarchaeum equitans is zo'n archaebacterie. Hij stamt vermoedelijk uit de oertijd van het leven en is met zijn 400 nanometer (0,4 duizendste millimeter) het kleinste levende wezen op aarde. Het is ontdekt door de Duitse wetenschapper Karl Stetter. Deze 'dwerg' leeft uitsluitend in kokend water, laat zich graag met vulkaandampen bedekken en 'rijdt' steeds mee op een andere archaebacterie, genaamd 'vuurkogel'. De wetenschappers ontdekten zo steeds meer en meer van deze zeldzame organismen.

Na steeds meer onderzoeken is gebleken, dat archaea en bacteriën behoorlijk van elkaar verschillen. Daartussen zijn nog de klassieke bacteriën, die ook wel oerbacterie wordt genoemd. Deze twee verschillende soorten hebben zich al zeer vroeg in de ontwikkeling van leven van elkaar gescheiden. Ook als beide groepen onder prokartyoten (cel zonder celkern) samengebracht worden, wijken hun stofwisseling en levensvorm sterk van elkaar af.

Ontwikkeling met hindernissen

De moeilijkheid in de ontwikkeling van deze levensvorm ligt in hun voorliefde voor extreme omgevingen. Degenen die houden van hitte dreigen pas bij 80 graden Celsius te bevriezen. Anderen houden weer van hoge zoutconcentraties of zeer zure omgevingen. Pas als een laboratorium zo'n kokende 'heksenkeuken' nabootst, wordt het voor deze wezens aangenaam.
Met het voortschrijden van de evolutie hebben archaea geleerd ook op minder warme omgevingen te overleven. Eén daarvan is ons lichaam, in bacterieel opzicht een heerlijke plek om te leven met vele macro- en micro-biotopen: Heel fijne scheurtjes in de huid, een zeer zuurstofarme darm met ontelbare uitstulpingen of de mond met vele verdiepingen en welvingen. Op onze tanden, onder de beschermende laag van grotere bacteriën, verschuilen archaea zich voor de dodelijke zuurstof en produceren daar biogas, die voor het onaangename verschijnsel verantwoordelijk is, waar sommige mensen last van hebben: slechte adem.

Zelfs ver in de zee treft men ook archaea aan, daar waar het mineraalrijke water bijna het kookpunt bereikt. Ze groeien onder het ijs in Alaska 4000 meter diep in de aarde, waar het richting de aardkern weer warmer wordt. Precies deze kennis zorgt ervoor dat we vermoeden, dat er ook op Mars bacteriën zouden kunnen leven. De bovenlaag van Mars is ijzig koud, terwijl het in de kern van de planeet gloeiend heet wordt.

Vreedzame archaea

Onder archaea zijn geen soorten bekend die ziektes veroorzaken kunnen. Infecties ontstaan uitsluitend door de klassieke bacteriën, zoals bijv. de pest, gonorroe, cholera, syfilis, difterie, tyfus, tbc en borreliose. Terwijl de meeste bacteriële veroorzakers tegenwoordig bekend en voor het grootste deel ook ontmaskerd zijn,schatten wetenschappers toch in, dat nog niet eens vijf procent van alle bacteriën op onze planeet tot nu toe ontdekt zijn.

Ecologisch belang

Het ecologisch belang van de archaea krijgt sinds hun ontdekking steeds meer betekenis. Allereerst zijn ze uit de vulkanische gebieden geïsoleerd, daarna van de zeebodem en tenslotte uit leefgebieden met hoge zoutgehaltes als de Dode Zee. Inmiddels is hun bestaan in mensen ook bewezen. Men vermoedt tegenwoordig, das archaea de motor van de kringloop van de materie van de aarde zijn. Zo spelen ze waarschijnlijk ook een rol bij de kringloop van zwavel- en stikstof.

De klassieke bacteriën zijn tegelijk een vloek en een zegen. Ze regelen afname en recycling van stoffen en zorgen voor de toevoer van substanties als koolhydraten en niet-organische verbindingen van de natuurlijke kringloop. Sommige bacteriën leggen zich toe op stikstof en verrijken daarmee de bodem van het plantenrijk. Ze zitten vooral aan de wortels van klavers, bonen, erwten en linzen.

Alle bacteriën zorgen voor weer bruikbaar materiaal en zorgen op die manier voor de voedingsbodem van het leven. Zonder bacteriën zou de aarde vol met lijken liggen, zo drastisch formuleren vele wetenschappers tegenwoordig hun ecologisch belang.