Kunnen ziekmakende bacteriën overleven op Mars? En hoe ongezond is het om zandstof van Mars of de maan in te ademen? Nu de ‘Space Race’ weer in volle gang is, zijn dat soort vragen actueler dan ooit. Microbioloog Tommaso Zaccaria zocht in zijn promotieonderzoek naar antwoorden.

Als het mensen ooit lukt om Mars te bevolken, zullen ze na een ruimtereis van zo’n acht maanden geen vriendelijk klimaat aantreffen. Ze zullen uitkijken op rotsen en stenen zo ver het oog reikt. Water is er vooral onder het oppervlak en zit ramvol giftige stoffen. Als de kolonisten hun beschermde woningen uit willen stappen, doen ze er verstandig aan eerst de windradar te controleren op zandstormen. Zonder ruimtepak met zuurstofvoorraad hoeven ze het sowieso niet te proberen, de lucht bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide. Het pak beschermt hen ook tegen de extreme kou: de temperatuur is vaker onder dan boven nul, ’s nachts kan het zo’n -70 tot -150 graden Celsius worden.

Al met al klinkt het als gekkenwerk om naar Mars te gaan, laat staan er te wonen. Toch sorteren wetenschappers al voor op die mogelijkheid, door de kansen en risico’s vanaf aarde te bestuderen. Zo ook microbioloog Tommaso Zaccaria, die vandaag aan de het Radboudumc promoveert. Hij onderzocht onder meer of ziekmakende micro-organismen van aarde kunnen overleven in Marsklimaat en of ze dan nog schadelijk kunnen zijn voor de mens.

Marsklimaat nabootsen

Zelf was Zaccaria ook verbaasd, toen hij zag dat ‘zijn’ bacteriën zo’n 24 uur standhielden en soms wel 48 uur. In het German Aerospace Center in Keulen, waar de onderzoeker de afgelopen jaren werkte, had hij vier ziekteverwekkende bacteriesoorten in zogenaamde ‘exposure boxes’ gestopt. Dat zijn vierkante doosjes, formaatje kleine lunchtrommel, waarin elk gewenst klimaat is na te bootsen.

Het deksel is doorzichtig, als een raam. Daar ging de uv-straling van Mars doorheen. Via een slang aan de zijkant voegde de onderzoeker gassen toe die in de atmosfeer van de planeet hangen. Ook licht en luchtvochtigheid controleerde hij nauwgezet. ‘Helemaal identiek als op Mars krijg je het nooit, de zon kunnen we bijvoorbeeld niet exact simuleren in het lab. Maar we komen in de buurt.’

Zaccaria is niet de eerste die bacteriën op deze manier onderwerpt aan het Marsklimaat. ‘Maar in eerdere studies ging het om zogenoemde extremofielen: organismen die op aarde al in extreme omstandigheden kunnen overleven, zoals in geisers of op Antarctica.’ Zulke organismen doen geen mens kwaad. Van ziekteverwekkende bacteriën werd gedacht dat ze buiten het menselijk lichaam geen schijn van kans hadden in de barre omstandigheden van een planeet als Mars. Dat bleek dus verkeerd gedacht.

Vooral S.marcescens en K.pneumoniae hielden dapper stand in Zaccaria’s experimenten, al krompen ze wel wat. K.pneumonia kan longontsteking veroorzaken, S.marcescens kan leiden tot allerlei infecties – van blaasontsteking tot longonsteking.

‘Kosmische straling gaat voor een deel dwars door ruimteschepen heen’

De S.marcescens en K.pneumoniae die hij in Keulen had blootgesteld aan een gesimuleerd Marsbezoek bracht hij vervolgens naar het Radboudumc. Daar keek hij met collega’s hoe menselijke immuuncellen erop reageerden. ‘We zagen dat de immuuncellen deze bacteriën niet zo effectief herkennen als normaal.’ Dat zou kunnen komen doordat de gekrompen bacteriën ook een beetje van vorm waren veranderd. ‘Of het ook betekent dat mensen er sneller ziek van worden, dat weten we niet.’

Misschien gaat zo’n bacterie fluitend langs het immuunsysteem, om bijvoorbeeld naar de darmen door te trekken zonder de eigenaar van die darmen daarmee lastig te vallen. Ook op aarde zijn dit soort bacteriën ongemerkt overal om ons heen én in ons lichaam. Vooral mensen met verminderde weerstand kunnen er ziek van worden.

Verminderde weerstand

Laat ruimtereizen nou dé manier zijn om de afweer van een mens te laten afbrokkelen. Dat heeft verschillende redenen, die verder gaan dan gebrek aan dag- en nachtritme of een ander dieet dan thuis. ‘Straling heeft veel effect op het immuunsysteem’, noemt Zaccaria. Aan kosmische straling ontkomt een mens nooit helemaal, ook op aarde niet. Maar hoe hoger je gaat, hoe meer je ervan tegenkomt. In een vliegtuig is de straling veertig keer zo sterk als op zeeniveau, volgens het RIVM.

Zaccaria: ‘In de ruimte is dat nog veel hoger. Hoe goed ruimteschepen ook worden gebouwd, een deel van die straling gaat er dwars doorheen. Het beschadigt lichaamscellen, waardoor die minder goed werken dan op aarde.’ Ook het gebrek aan zwaartekracht trekt een wissel op het immuunsysteem, doordat het bloed niet netjes richting je voeten naar beneden beweegt. ‘Er is geen boven of beneden in de ruimte, dus het bloed trekt meer naar je hoofd en trekt aan het midden van je lichaam. Daardoor gaat je interne temperatuur omhoog, soms wel tot 38 à 39 graden.’ Je krijgt dus een soort koorts zonder infectie. Ook dat kan een mens vatbaarder maken voor daadwerkelijke infecties.

Ruimtevaartorganisaties hebben daarom al uitgebreide protocollen voor hygiëne en desinfecteren in ruimtestations en -vaartuigen. Onderzoek als dat van Zaccaria laat zien dat het risico buiten zulke verblijven niet stopt. Om het toekomstscenario van een Marskolonie er weer bij te pakken: die Marsbewoners zullen bijvoorbeeld iets moeten met hun wc-afval, waarin ziekmakende bacteriën kunnen zitten. Misschien besluiten ze de uitwerpselen ergens op de planeet te dumpen, buiten hun perfect gereinigde woningen. Wie binnen een dag weer bij die dumpplek komt, kan levende ziekteverwekkers aantreffen en mee terug nemen. Dus ook daar zullen hygiëne- en medische protocollen rekening mee moeten houden.

Maanzand

Zaccaria keek voor zijn promotieonderzoek niet alleen naar micro-organismen. Hij onderzocht ook de reactie van het immuunsysteem op regoliet, de wetenschappelijke naam voor het zanderige stof op de maan en mars. Eigenlijk is regoliet nuttig spul, vertelt hij. ‘Het bevat mineralen die goed zijn voor de groei van planten. En je kunt het smelten en de metalen eruit halen, waarmee je bijvoorbeeld woningen kunt bouwen.’

In theorie kunnen Marsbewoners al dat zand om hen heen dus goed gebruiken. Maar astronauten van de apollomissies van NASA in de jaren zestig klaagden in hun eindverslagen al over ingeademd maanstof, ondanks beschermende pakken. Zaccaria: ‘Regoliet is sterk elektrisch geladen, waardoor het vastplakt aan ruimtepakken. Als je weer binnenkomt en je pak uitdoet, gaat het regoliet overal heen en adem je het alsnog in.’ Daar komt bovenop dat er op de maan minder zwaartekracht is dan op aarde, waardoor het langer duurt voordat al dat maanstof naar de vloer is gedwarreld.

‘Maanstof is het gevaarlijkt doordat daar meer schadelijke metalen in zitten’

Zorgt inademen van regoliet hooguit voor een irritante kriebel in de keel of is het ook slecht voor de gezondheid? Dat is eerder onderzocht, bijvoorbeeld door NASA. ‘Maar die studies keken altijd óf naar het effect op immuuncellen in bakjes óf naar het effect op dieren. In ons onderzoek hebben we dat samengevoegd, om nog beter te zien wat er in het immuunsysteem gebeurt.’ Daarvoor kocht hij nagemaakt Mars- en maanzand in bij een Amerikaans bedrijf. ‘Alle elementen die erin zitten hebben we op aarde ook, dus dat is gewoon hier na te maken.’

Hoewel beide soorten regoliet geen pretje voor de longen bleken te zijn, zag Zaccaria dat maanstof het gevaarlijks was. ‘Dat komt waarschijnlijk doordat daar meer schadelijke metalen in zitten. Adem je dat vaak in, dan kan het longcellen beschadigen en ontstekingen veroorzaken. ‘Wat maanbezoekers daarvan zelf zouden merken, kan Zaccaria niet zeggen. ‘We hebben alleen gekeken welke schade regoliet kan aanrichten in het lichaam, niet wat voor effect dat heeft op de gezondheid. Maar in theorie kan het een gezondheidsrisico zijn. Daarnaast zien we zowel in ons onderzoek als eerdere studies aanwijzingen dat sommige mensen allergisch zijn voor regoliet.’

Auto-immuunziektes

Na de zomer gaat Zaccaria vanuit Nijmegen verder met zijn onderzoek. Hij hoopt te kunnen blijven samenwerken met het German Aerospace Center, bijvoorbeeld door nog meer ziekteverwekkers aan het Marsklimaat bloot te stellen dan de vier bacteriën in zijn promotieonderzoek. Maar zijn focus zal liggen op het immuunsysteem. ‘We weten waardoor het immuunsysteem in de ruimte minder goed werkt, nu is de vraag hoe je dat verbetert. Dan kun je voorkomen dat mensen infecties oplopen.

Misschien geeft dat ons ook nieuwe ideeën voor behandeling van ziekten op aarde waarbij mensen een slecht werkend immuunsysteem hebben, zoals auto-immuunziektes. Hoewel de oorzaak anders is, werkt het in het lichaam misschien op eenzelfde manier. Dan kun je het ook op vergelijkbare manier oplossen.’ Plus, voor toekomstige ruimte-avonturiers zou het één zorg minder zijn op hun waslijst aan uitdagingen.