In 2021 bestudeerden ARTIS-Micropia hoogleraar Remco Kort en zijn studenten de poep van de westelijke laaglandgorilla. Zij vergeleken de samenstelling van het microbioom van de ARTIS-gorilla’s met die van soortgenoten in het wild én die van de mens. Zij kregen daarbij ondersteuning van Walter Pirovano en Mark Bessem van het bedrijf BaseClear, experts op het gebied van microbiële DNA analyses. Het onderzoek laat interessante overeenkomsten zien.
Grote veranderingen
Miljoenen jaren leefden wij als jager-verzamelaars in kleine groepjes in een groot gebied. Pas de laatste 10.000 jaar kwam daar met de uitvinding van de landbouw verandering in. De meest drastische verandering in onze leefstijl was het gevolg van de industrialisatie, de laatste 200 jaar. Met name gedurende deze laatste overgang is ons contact met de natuur en het microbiële leven dat daarmee samenhangt sterk verminderd. Dat komt door schoon drinkwater, gebruik van antibiotica, desinfecteermiddelen en een stedelijke leefomgeving met veel mensen op een beperkt oppervlak. Onze vezelrijke voeding is vervangen door een met eenvoudig verteerbare suikers.
De prijs van de winst
Deze moderne, microbenarme leefstijl heeft ons veel gebracht. Onze levensverwachting is een stuk hoger dan die van de jager-verzamelaar, en de meeste infectieziektes hebben we met succes weten te bestrijden. Maar de vraag dringt zich op of we voor deze winst ook een prijs moeten betalen. De aanwijzingen daarvoor stapelen zich op. Verminderd contact met micro-organismen, met name vroeg in het leven, leidt tot een immuunsysteem dat slecht is opgevoed en reageert op relatief onschuldige prikkels.
Ons microbioom, het microbiële ecosysteem in en op ons lichaam, bevat biljoenen micro-organismen waarmee we in symbiose leven. De ontdekking hiervan heeft een belangrijk inzicht gebracht. Ons immuunsysteem moet niet alleen schadelijke micro-organismen uitschakelen, maar hoort ook onschadelijke te tolereren. Verminderd contact met micro-organismen leidt tot een verhoogd risico op chronische ontstekingsziektes die in geïndustrialiseerde landen vaak voorkomen.
Verloren microben
Het is boeiend om eens na te gaan wat de verschillen zijn tussen het microbioom van de jager-verzamelaars en dat van ons. Analyses laten zien dat de darmmicrobiota van jager-verzamelaars uit Tanzania diverser zijn, minder antibiotica-resistente soorten bevatten, en veel meer bacteriële soorten die in staat zijn vezels af te breken. Over het algemeen geldt, hoe hoger de diversiteit van de darmmicrobiota, hoe beter de weerbaarheid.
Een vergelijkbaar beeld van hoge diversiteit werd verkregen bij de analyse van de microbiota in versteende poep van duizend jaar oude bevolkingsgroepen uit de VS en Mexico. Er heeft dus in de loop der tijd een verarming van ons darmmicrobioom plaatsgevonden. Het is duidelijk dat verminderd contact met de natuur en microben vroeg in het leven een verhoogd risico op ontstekingsziektes met zich meebrengt. Het is echter nog allerminst duidelijk of verrijking van ons microbioom met deze verloren soorten ook winst voor onze gezondheid gaat opleveren.
Begrip van de mens
‘Elke keer, dat ik in Artis ben geweest, begrijp ik de menschen weer zooveel beter.’ Dit citaat van de dichter Jan Hendrik Leopold op de achterkant van het gebouw De Volharding in ARTIS gaat ook heel mooi op voor het microbioom. Door het darmmicrobioom van primaten te bestuderen leren we namelijk ook meer over onze eigen gezondheid en evolutie. In ARTIS onderzochten we het afgelopen jaar poepmonsters van de westelijke laaglandgorilla's. Deze vergeleken we met die van in het wild voorkomende soortgenoten.
In deze studie zagen we dat de microbiële diversiteit lager is en dat sommige microbensoorten zijn verdwenen. Zo werden bijvoorbeeld bacteriën van het geslacht Olsenella, specialisten in het verteren van vezels, minder vaak en in kleinere hoeveelheden aangetroffen in ARTIS-gorilla’s. Precies dezelfde trend zien we als we het microbioom van jager-verzamelaars vergelijken met dat van de mens anno nu. De studies laten dus zien dat een langdurig verblijf in een dierentuin vergelijkbare effecten heeft op het darmmicrobioom van niet-menselijke primaten als het leven in steden op dat van mensen.
Zilverrug Akili geeft de voorkeur aan wilgentakken.
Verrijking gorilladieet
Wat kunnen we doen met deze verkregen inzichten? Men neemt aan dat darmklachten bij primaten in dierentuinen vaker voorkomen dan bij primaten in het wild. Ook de gorilla’s in ARTIS hebben met enige regelmaat dunne ontlasting. Het lage gehalte aan vezels in het voedsel draagt mogelijk bij aan deze klachten. Bovendien leidt dit tot verarming van de darmmicrobiota, want darmbacteriën die beschikken over de specifieke enzymen voor de afbraak van complexe koolhydraten (vezels) zijn niet langer nodig.
Daarom hebben wij in ARTIS een interventie uitgevoerd waarbij we de gorilla’s extra vezelrijke takken gaven. Als de takken samen met ander voedsel worden aangeboden, geeft Akili, de zilverrug en leider van de groep, de voorkeur aan de takken. Hij beklimt hiermee de top van de boom midden in zijn buitenverblijf, waar hij ze stript en de bast oppeuzelt. Deze vezelrijke voeding is lastig afbreekbaar en zal waarschijnlijk leiden tot een verrijking van de darmmicrobota van Akili, doordat specifieke bacteriën sterk in aantal toenemen (zoals die van het geslacht Olsenella), die beschikken over extra enzymen om de vezels te verteren.
Gorillapoep onder loep
In een volgende stap van het onderzoek hebben we de poep van Akili verzameld om er DNA en RNA uit te isoleren. Via het DNA krijgen we een beeld van de darmmicrobiota, maar ook van het voedsel (de planten) in de ontlasting. Via het RNA krijgen we een specifiek beeld van de activiteit van deze organismen, omdat hierin de informatie ligt besloten welke genen actief zijn. Deze activiteit verandert snel, dus de verzorgers hebben kosten nog moeite gespaard om de ontlasting van Akili zo snel mogelijk in handen te krijgen en in te vriezen. Zo is deze representatiever voor wat er in zijn darmen gebeurt.
Het onderzoek is nog in de prille fase, maar graag lichten wij alvast een tipje van de sluier op. Naast de activiteit van bekende (melkzuur)bacteriën, vinden we ook die van schimmels zoals Piromyces. Aangezien deze schimmel een sleutelrol speelt in het spijsverteringskanaal van andere herbivoren (planteneters), is dit een interessante bevinding. Piromyces levert namelijk waterstof aan methaan producerende archeaebacteriën in hun darmen, maar helpt ook bij de vertering van plantaardig celwandmateriaal. Door cellulose om te zetten in glucose en andere eenvoudige suikers worden zij beschikbaar voor de gastheer. Door een vergelijking te maken met het gorillamicrobioom voor en na het eten van extra wilgentakken hopen we te leren hoe schimmels en bacteriën in de darmen met elkaar samenwerken bij de spijsvertering, en zo bijdragen aan de gezondheid van Akili. Overigens is verrijking van het dieet met vezelrijke voeding niet alleen voor gorilla’s, maar ook voor de mens aan te bevelen.
Tekst Remco Kort
Foto Ronald van Weeren