Door Gert van Maanen - 17-10-2020 - Microbiologie
Visuele voorstelling van de mens en zijn microbioom als holobiont. Illustratie: Helen Spence-Jones
Een microscopische levensgemeenschap is de letterlijke betekenis van een microbioom. De Britse plantenziektekundige John Whipps introduceerde de term in 1988 en definieerde een microbioom als ‘een karakteristieke microbiële gemeenschap die een redelijk goed gedefinieerde habitat bezet met verschillende fysisch-chemische eigenschappen’. De term circuleerde jarenlang op een laag pitje in de literatuur, maar is vanuit de microbiologie inmiddels doorgedrongen in vrijwel alle disciplines: in de biotechnologie, de evolutiebiologie, de landbouw- en voedingswetenschappen, maar vooral in de medische biologie. Sinds de Amerikaanse microbioloog David Relman in 2002 opriep de interacties tussen mensen en microben beter in kaart te brengen (Journal of Infectious Diseases, 2002) is de aandacht voor microbiomen bijna exponentieel uitgedijd. Zo kwam de term microbiome van 2002 tot en met 2006 in totaal 12 keer voor in een samenvatting of titel van literatuurdatabank PubMed, was dat voor 2012-2016 al 7375 keer en zijn er alleen dit jaar al zo’n 15 duizend artikelen over microbiomen verschenen.
Teennagels
Naast publicaties over menselijke microbiomen – van haar, mond, neus, darm, huid, tot teennagels – verschijnen er ook steeds meer over microbiomen van dieren, planten, bodems en andere complete habitats als oceanen, ziekenhuizen of rioolwaterinstallaties. Voor een internationaal panel van experts reden om de definitie van Whipps aan te vullen met de constatering dat microbiomen cruciaal zijn voor het functioneren en de gezondheid van hun gastheren of ecosysteem (BMC Microbiome, 30 juni). Zij dringen ook aan een duidelijke scheiding te maken tussen microbiomen en microbiota. Waar de laatste niet meer is dan een aanduiding voor een verzameling micro-organismen, omvatten microbiomen het complete ‘theater van activiteiten’ door interacties via metabolieten en mobiele genetische elementen.
Microbiële diversiteit is volgens hen een sleutelfactor in de bescherming tegen ziekten, maar het bepalen van grenzen tussen een gezond of ongezond microbioom zijn nu meestal nog niet scherp te trekken. Bij interacties tussen microben en hun gastheren lijkt sprake van het ‘Anna Karenina-principe’, dat ‘alle gelukkige gezinnen op elkaar lijken, terwijl elk ongelukkig gezin op zijn eigen manier ongelukkig is’. Zo verschillen darmmicrobiomen van mensen met darmproblemen meer in microbiële samenstelling dan die van gezonde individuen en zijn de microbiomen van gezonde koralen uniformer dan die van zieke koralen.
Schematische weergave van het ontstaan van een meer holistische concept va nde holobiont. Illustratie: Gabriele Berg-ea, BMC Microbiome, 30 juni.
Door co-evolutie van gastheer en bijbehorende microbiota is vanuit een holistische benadering eigenlijk slechts sprake van één eenheid, wat door de Amerikaanse evolutiebioloog Lynn Margulis een holobiont is genoemd. Die aanduiding is niet alleen toepasbaar op rifvormende koralen en mycorrhiza-vormende planten, maar ook voor de mens en de meer dan 150 duizend microben die het mensenlichaam kunnen bewonen (Cell, 2019).