Buitenaardse convivialiteit. Microben en de grenzen van ruimtekolonisatie

Microben zijn hip. Tegenwoordig reikt hun populariteit zelfs verder dan onze biosfeer. Zo zouden ze een cruciale rol spelen in het terraformen van Mars, als technologie voor de vooruitgang van de menselijke soort. Maar hoe accuraat is die visie? Buitenaardse avonturen onthullen een meer chaotische, conviviale werkelijkheid die ons met beide voeten terug op de grond zet.

Met zijn carcinogene stofstormen van 120 km/u, een atmosferische druk zo laag dat je bloed begint te koken en een quasi onbestaande atmosfeer is Mars allesbehalve uitnodigend. Toch ligt de toekomst van de mensheid volgens Elon Musk op de rode planeet. Tegen 2050 zou er een eerste kolonie gevestigd zijn, met als doel van de mens een interplanetaire soort te maken. Een hachelijke onderneming, erkent Musk, maar de tech-oligarch is ervan overtuigd dat we met hightech space suits, Mars-domes en een paar nucleaire ontploffingen aan de polen ook de final frontier zullen kunnen veroveren.

Veel wetenschappers hebben twijfels bij de haalbaarheid van Musks plannen om de ruimte te koloniseren, maar het onderliggende mensbeeld wordt zelden ter discussie gesteld.

Veel wetenschappers hebben twijfels bij de haalbaarheid van Musks plannen, maar het onderliggende mensbeeld wordt zelden ter discussie gesteld. In populaire media zegeviert een antropocentrische en imperialistische verbeelding: denk aan films als Interstellar (2014), waar een groep astronauten een interplanetaire ark van Noach bestijgt in de hoop de mensheid te redden, of aan The Martian (2015), waar het hoofdpersonage op wonderlijke wijze aardappels laat groeien in de onvruchtbare Marsbodem met behulp van zijn eigen uitwerpselen. Deze films reflecteren een bredere tendens van mensgericht vooruitgangsdenken, dat ook een drijvende kracht is achter de ruimtewetenschap. Binnen die visie verschijnt de mens telkens weer als protagonist, die met behulp van technologie zelfs de verste uithoeken van het universum kan veroveren. Sinds kort worden ook microben beschouwd als technologische tools om imperialistische expansie te verzilveren. Maar net die buitenaardse avonturen laten zien dat de mens niet zo autonoom en exceptioneel is als gedacht.

Een poreus, krioelend lichaam

In de afgelopen decennia is het duidelijk geworden dat het menselijk lichaam geen op zichzelf staand fort is, maar een knooppunt in een breder ecologisch netwerk. Als mens worden we immers gevormd door symbiotische relaties met microben: bacteriën, schimmels en – afhankelijk van hoe je ernaar kijkt – virussen. Biologe Lynn Margulis populariseerde dat idee in de jaren 1990. Eerder al toonde ze aan dat complex, meercellig leven – dus ook menselijk leven – mogelijk is gemaakt door het versmelten van verschillende soorten bacteriën. Het is dus niet alleen competitie, maar evengoed symbiose die de motor is van evolutie.

Ondertussen is onze kennis over mens-microberelaties exponentieel toegenomen. Zo weten we dat onze cellen voor het grootste deel microbieel zijn en dat microben vrijwel al onze lichamelijke processen beïnvloeden. Onze darmen alleen herbergen ongeveer honderd miljard bacteriën die cruciaal zijn voor onze spijsvertering, immuniteit en mentale gezondheid. Ook weten we dat de microbiële gemeenschap in ons lichaam – ons microbioom – uniek en dynamisch is.

Waar microben vroeger als indringers werden gezien waartegen we ons moesten wapenen met sterilisatie of antibiotica, beschouwen we ze nu als bondgenoten op het vlak van gezondheid.

Door die ontdekkingen is onze kijk op microben sterk veranderd. Waar ze vroeger als indringers werden gezien waartegen we ons moesten wapenen met sterilisatie of antibiotica, beschouwen we ze nu als bondgenoten op het vlak van gezondheid. Zowel het vijand- als vriendschapsnarratief tonen echter een te binair beeld van symbiose, dat een breed spectrum aan mogelijke relaties omvat – waaronder mutualisme, commensalisme en parasitisme. In die relaties leven twee soorten langdurig samen en haalt minstens een van hen er voordeel uit. Commensalisme – een symbiotische relatie die voor één partij positief is en voor de andere neutraal – maakt het merendeel van onze microbiële relaties op. Deze vorm van symbiose is bijzonder complex, omdat ze naargelang de context sterk kan veranderen. De S. pneumonia, bijvoorbeeld, is een bacterie die bij de meeste mensen commensaal aanwezig is in de bovenste luchtwegen. Bij mensen met een verzwakt immuunsysteem zal de bacterie zich echter verspreiden naar andere delen van het lichaam, waar het ernstige infecties veroorzaakt. Het is dus niet juist om microben en onze relaties ermee te labelen als zuiver ‘goed’ of ‘slecht’.

Buitenaardse chaos

Het wordt nog diffuser wanneer we mens-microberelaties in een buitenaardse context bestuderen. Door extreme omgevingsfactoren worden symbiotische relaties op hun kop gezet. Tijdens ruimtemissies worden astronauten blootgesteld aan hoge kosmische straling: aan boord van het ISS loopt de straling al hoog op, en op Mars is die wel 65 keer hoger dan op aarde. Daarnaast is de zwaartekracht tijdens een ruimtevlucht nagenoeg afwezig. Die omgevingsfactoren zijn zware stressoren voor het menselijk lichaam en hebben heel wat negatieve effecten, van verminderde immuniteit tot genetische mutaties.

Ook de microben die we meedragen ondergaan de impact van die stressoren. Door de hoge straling en verandering in zwaartekracht veranderen de communicatiepatronen van microben en beginnen ze te muteren. Symbiotische relaties die cruciaal zijn voor het behoud van een gezond menselijk lichaam worden dan onvoorspelbaar. Denk bijvoorbeeld aan de E. faecalis, een bacterie die deel uitmaakt van onze darmflora. Op aarde is die relatie commensaal, maar in buitenaardse context neemt ze een andere vorm aan. De E. faecalis toont zich dan virulenter en meer resistent tegen antibiotica, wat een gevaar vormt voor de verzwakte immuniteit van astronauten. Zelfs gepantserd in hightech space suits en voorzien van gespecialiseerde voeding valt de microbiële chaos niet zomaar te temmen.

Door de hoge straling en verandering in zwaartekracht in de ruimte veranderen de communicatiepatronen van microben en beginnen ze te muteren.

Een onderzoek in de context van het MARS500-project illustreert dat treffend. Het project liep tussen 2007 en 2011 in opdracht van Rusland, ESA en China en had als doel de psychofysiologische effecten van langdurige Marsmissies in kaart te brengen. Tijdens de laatste fase van het project leefden zes astronauten gedurende 520 dagen in een habitat die het oppervlak van Mars simuleerde. Zowel hun darmmicrobioom als het microbioom van de omgeving werden tijdens het project geanalyseerd. De resultaten waren opvallend: de diversiteit aan bekende soorten in de darmen nam af, terwijl onbekende soorten toenamen. Bovendien werden er 49 gedeelde soorten gevonden tussen het darmmicrobioom en het microbioom van de habitat.

Zulke bevindingen bewijzen dat microbiële uitwisseling tussen lichaam en omgeving onvermijdelijk zijn – zelfs in gecontroleerde omstandigheden. Wetenschappers dringen er daarom op aan om protocollen rond planetaire bescherming te herzien. Die protocollen moeten voorkomen dat planetaire objecten besmet raken door aardse microben en, omgekeerd, dat buitenaardse microben mee naar de aarde reizen. De huidige protocollen dateren nog van de eerste space race, toen microben als gevaarlijke antagonisten werden beschouwd. Zodoende ligt er een sterke focus op de sterilisatie van ruimtetuigen, materiaal en astronauten. Nu we echter weten dat we als mensen gevormd worden door miljarden microbiële relaties die onvoorspelbaar veranderen, beseffen wetenschappers dat volledige sterilisatie onmogelijk is. Toch houdt het narratief van controle stand, alleen verschuift de focus van hoe we besmetting kunnen voorkomen naar hoe we microben kunnen inzetten in ons voordeel.

Zo is nu de idee om via microbial seeding een biosfeer op Mars te creëren, bijzonder populair. Cyanobacteriën, die voor een exponentiële zuurstoftoename in de atmosfeer zorgden en complex leven mogelijk maakten, worden dan volgens evolutionaire principes in de Martiaanse bodem geplant om een aardse biosfeer te simuleren. Bij microbial seeding worden microben volgens die logica gepositioneerd als pioniers van ruimtekolonisatie, die de weg vrij maken voor menselijke vestiging en triomf. Hoewel die benadering de verwevenheid van mensen, microben en omgeving erkent, blijft ze toch steken in een instrumentele logica.

Microbiële donkere materie

In werkelijkheid zijn mens-microberelaties veel complexer dan vaak wordt voorgesteld en blijft onze kennis ervan beperkt. Bovendien zijn die relaties niet los te denken van onze positie op aarde. Volgens biologe Lynn Margulis is de aarde immers geen dode brok materie die doelloos door het universum zweeft, maar een levend, symbiotisch systeem, waarin microben een centrale rol spelen. Samen met James Lovelock werkte ze die visie uit in de Gaia-hypothese: de aarde is een zelfregulerend fysiologisch geheel, gestuurd door symbiotische relaties tussen soorten en ecosystemen. Binnen dat netwerk vervagen de grenzen tussen mens, dier en omgeving. Symbiose is dus niet enkel vanuit een menselijk perspectief te vatten.

Dat wordt nog duidelijker als je bedenkt dat we slechts één procent van alle microbiële soorten op aarde kennen. De overige 99 procent wordt geclassificeerd als ‘microbial dark matter’, omdat we geen manieren hebben om die soorten te cultiveren en dus te categoriseren. We weten dat ze een belangrijke rol spelen in het onderhouden van het ecologisch evenwicht, maar we hebben geen idee over het hoe van hun werking.

Ook in een buitenaardse context roept dat belangrijke vragen op: als we zo weinig weten over microbieel leven op aarde, zijn er misschien andere vormen van leven in de ruimte die we nog niet kunnen waarnemen of begrijpen. Bovendien zou het introduceren van aardse microben inheemse ecosystemen in de ruimte kunnen verstoren. Door microben simpelweg als onze vijanden of bondgenoten te beschouwen, doen we geen recht aan die complexiteit. Maar hoe kunnen we onze relaties met microben dan wel begrijpen?

Eten en gegeten worden

Volgens voedingsdeskundige en onderzoeker Maya Hey zijn mens-microberelaties conviviale relaties. De term ‘convivialiteit’ roept doorgaans beelden op van een feestelijk, gezellig tafereel. Sinds kort duikt het begrip ook op in het politieke discours, waar het verwijst naar een vorm van samenleven in een superdiverse samenleving die ook oog heeft voor ambivalentie. Hey breidt de term uit naar de context van mens-microberelaties en herdefinieert die als een ‘feest voor iedereen, waar wij ook op het menu staan.’ Mens-microberelaties zijn zo te begrijpen als feeding relations, waarbij mensen net zo goed de eters zijn als degenen die gegeten worden. Veel microben in ons lichaam hebben immers geen directe positieve of negatieve invloed op ons lichaam, maar hebben dat wel voor andere soorten of bredere fysiologische processen.

Mens-microberelaties zijn te begrijpen als feeding relations, waarbij mensen net zo goed de eters zijn als degenen die gegeten worden.

Een voorbeeld van een veelzijdige microbe is P. syringae. De bacterie is berucht om haar pathogene effecten bij een groot aantal gewassen. De cellen beschikken namelijk over speciale eiwitten die het vriesproces van water beïnvloeden. Zo zorgen ze voor ijsvorming bij relatief hoge temperaturen, waardoor planten bij nat weer snel slachtoffer worden van vrieswonden en bladziekte oplopen. Dezelfde eiwitten zijn ook verantwoordelijk voor het vormen van hagel en sneeuw. De bacterie is dus naast ongewenst gezelschap voor veel gewassen een cruciale factor in de regulatie van onze atmosfeer. Hoewel de mens geen permanente gastheer is van P. syringae, wordt de microbe toch aangetroffen bij mensen die veel tijd in de natuur spenderen. Ze is dan voornamelijk te vinden in het bioom van mond en neus, waar ze geen merkbare effecten heeft.

Microben zijn dus niet gewoon iets ‘anders’ dat we zomaar kunnen assimileren. Ze confronteren ons met het meer-dan-menselijke in onszelf en wijzen ons op de complexe netwerken waar we steeds deel van uitmaken. Dat we nog maar een fractie van al het microbieel leven kennen – en zelfs gekende microben volledig kunnen transformeren naargelang de context – wijst ons op de grenzen van menselijke controle. Ons bestaan is steeds afhankelijk van miljarden fluctuerende, symbiotische relaties. Die conviviale kwetsbaarheid ondergraaft de heroïsche, antropocentrische verbeelding van ruimtekolonisatie. Het idee dat de mens als soort een nieuwe thuisbasis kan uitbouwen op een andere planeet – hetzij in speciale domes, hetzij door microben in de bodem te planten – blijkt een onhoudbare fantasie.