Van wereldbelang

 

Dat schimmels van groot maatschappelijk belang zijn, daarvan was Johanna Westerdijk overtuigd. In haar tijd, begin 20ste eeuw, was onderzoek naar plantenziekten en de invloed van schimmels een nog nauwelijks ontgonnen terrein. Mislukte oogsten hadden tot grote hongersnoden geleid en over mogelijke ziekteverwekkers was nog weinig bekend. Het onderzoek naar de invloed van microorganismen en dus ook van schimmels op planten is mede door het werk van Westerdijk gaan floreren.

Johanna Westerdijk op veldonderzoek. Wisconsin (VS), 1914

Plantenziektekunde of Fytopathologie is nu een wetenschap van wereldbelang. Wetenschappers maken dankbaar gebruik van de schimmelcollectie die onder leiding van Johanna Westerdijk uitgroeide tot de grootste collectie van levende schimmels, gisten en bacteriën ter wereld, samengebracht in het Westerdijk Fungal Biodiversity Institute.

Afbraak en nieuw leven
Schimmels hebben soms schadelijke en vaak nuttige effecten op onze wereld. Ze zijn overal, in de lucht, het water en de bodem. Soms als eencellige, soms als spore, maar meestal als lange draden die samen een netwerk (mycelium) vormen. Ongeveer 150.000 soorten zijn bekend en beschreven, dat is naar schatting maar 5% van het totale aantal soorten. Schimmels spelen een belangrijke rol bij de afbraak van organisch afval (dode planten en dieren) en daarmee met het weer beschikbaar stellen van essentiële voedingsstoffen voor nieuw leven. Ook weten schimmels samen te leven met planten, bomen, termieten en zelfs algen, dit met wederzijds voordeel.

Schimmels zijn niet alleen kampioen in het afbreken van plantaardig materiaal. Ook als producent van hernieuwbare biobrandstoffen, biochemicaliën, bioplastic en andere materialen, krijgen ze een steeds grotere vinger in de pap. Door schimmels genetisch aan te passen, kunnen ze allerhande enzymen en therapeutische eiwitten maken. Ook als biologische vervanger van chemische gewasbeschermingsmiddelen tegen plaaginsecten en tegen andere schimmels zijn schimmels inzetbaar. Daarmee kunnen ze de duurzame samenleving weer een stapje dichterbij brengen.

Voedselvoorziening/Voedselveiligheid

Een leven zonder gist, ofwel de eencellige schimmel Saccharomyces, is bijna ondenkbaar. Hoe moeten we anders bier en wijn fermenteren en brood laten rijzen? Kaas, tempeh, sojasaus, vleesvervangers, allemaal producten waarin schimmels worden gebruikt. En denk eens aan eetbare, paddenstoelen als champignon en oesterzwam, gemakkelijk en goedkoop te telen eiwitrijk voedsel. Maar schimmels kunnen ook gifstoffen produceren in opgeslagen voedsel zodat dit ongeschikt is voor menselijke consumptie. De impact van voedselbederf en het herkennen ervan is een maatschappelijk belangwekkend thema.

Aandachtvragend is ook de rol die het gebruik van antischimmelmiddelen in de landbouw lijkt te spelen: schimmels raken resistent en kunnen zo een gevaar voor mensen opleveren. Minstens zo zorgelijk zijn de aanwijzingen dat de klimaatverandering en de opwarming van de aarde invloed heeft op de verspreiding van sommige ziekteverwekkers bij gewassen. Allemaal uitdagingen waar plantenziektekundigen voor staan. Met onderzoek pogen zij de onderliggende mechanismen te doorgronden en strategieën te ontwikkelen om landbouwplagen effectief te bestrijden. Met de groeiende wereldbevolking is het onderzoek naar plantenziekten en de rol die schimmels kunnen spelen bij het oplossen van deze grote maatschappelijke vraagstukken actueler dan ooit.

Medische toepassingen

Niet alleen planten kunnen lijden onder schimmelinfecties, ook mensen en dieren. Soms zijn dit ogenschijnlijk ongevaarlijke maar vervelende infecties zoals haarroos en voetschimmel. Mensen met een zwak afweersysteem lopen meer risico op serieuze problemen, aangezien zij vatbaarder zijn voor een grote variëteit aan schimmelinfecties. In sommige gevallen, zoals bij Aspergillus fumigatus, worden de schimmels resistent tegen schimmelwerende middelen, zodat ze extreem moeilijk onder controle te krijgen zijn.

De verwantschap van schimmels met mens en dier heeft ook voordelen. Zo komt veel kennis over kanker voort uit het onderzoek naar schimmels. Naast een voedselbron, vertegenwoordigen schimmels ook een schatkist aan nieuwe metabolieten en enzymen. Het meest bekende voorbeeld is penicilline. Door de toename van antimicrobiële resistentie lijken schimmels de logische keuze om nieuwe antibiotica of antimycotica te produceren. Andere voorbeelden van de inzet van schimmels in medische toepassingen zijn cholesterolverlagers, immunosuppressiva, behandeling van huidschimmels en antibiotica.

Leverancier bouwmateriaal en opruimer

Growing Pavilion, schimmel als bouwstof. Dutch Design Week, 2019

Schimmels kunnen in veel gevallen weliswaar ongewenste organismen zijn, daar staat tegenover dat ze tegelijk voor een betere toekomst van onze planeet kunnen zorgen. Het mycelium van schimmels kan worden gebruikt als nieuw materiaal voor een scala aan industriële toepassingen, van kleding tot stoelen, woonunits en verpakkingsmaterialen. Het internationale Fungar-project, waarin Universiteit Utrecht de schimmelkennis levert, is al ver met de ontwikkeling van bakstenen op basis van schimmels: een bouwmateriaal dat duurzamer, minder vervuilend en zelfreparerend is. Ook vertonen schimmels een brede variatie aan enzymen, waarvan er velen de sleutel kunnen bevatten tot de bio-based economie van morgen: de biologische route voor het maken van grondstoffen, materialen, medicijnen en brandstoffen die specifieker, sneller en duurzamer zijn dan de technologische route.

Sommige eetbare schimmels kunnen ons helpen bij het oplossen van het plastic probleem. In 2012 is een schimmel ontdekt die kan leven van puur polyethaan, het meest voorkomende plastic. Universiteit Utrecht voert succesvolle experimenten uit met eetbare oesterzwammen die op plastic groeien. Na een maand is het plastic verteerd en zijn de zwammen klaar voor consumptie. De Universiteit Leiden werkt aan een nieuwe manier om plastic-afbrekende bacteriën te vinden en de enzymen die deze bacteriën voor dit proces aanmaken. Uiteindelijk moet dit leiden tot meer en betere plastic-afbrekende bacteriën om de groeiende berg plasticafval te lijf te gaan.

Een schatkist aan schimmels

LOOP levende doodskist van mycelium (loop-of-life.com)

Schimmelenzymen en -metabolieten zijn bouwstenen voor toekomstige industriële processen. Door genetische modificatie kunnen schimmels geschikt worden voor uiteenlopende bioproducties. Schimmels spelen ook een belangrijke rol bij de afbraak en circulatie van organisch materiaal in de koolstofcyclus. Ze kunnen industriële processen simplificeren of optimaliseren en hebben de potentie om ons te verlossen van ongewenste kunststoffen en andere afvalproducten. Schimmels zijn niet meer weg te denken binnen de hedendaagse biotechnologie en ze zullen steeds vaker gebruikt worden om te komen tot een meer duurzame samenleving. Om ze werkelijk te kunnen begrijpen en in te zetten om onze levenskwaliteit te verhogen, moeten we ze actief verzamelen voordat hun leefomgeving verdwijnt, en opslaan in een schimmelbank zodat we hun potentieel voor de bio-economie van de toekomst kunnen onderzoeken.

Bron: Schimmels – Van plaag tot bouwmeester, Stichting Biowetenschappen en Maatschappij

Meer weten over schimmels, plantenziekten en biodiversiteit? Lees uitgebreid over de nieuwste wetenschappelijke ontwikkelingen op het gebied van biologie, natuur en gezondheid in de cahiers en paperbacks van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij. Geschreven door vooraanstaande wetenschappers en samengesteld door een deskundige redactie. Te bestellen als papieren boek of gratis digitaal te downloaden via https://www.biomaatschappij.nl/cahiers