Gevaarlijke ziektekiemen uit de modder

Moddervulkanen zijn unieke geologische structuren die ontstaan door tektonische druk. Ze worden gevoed door vloeistoffen die diep onder het aardoppervlak aanwezig zijn. (© TU Berlin/ZAA/Dirk Schulze-Makuch)

Moddervulkanen zijn unieke geologische structuren die ontstaan door tektonische druk. Ze worden gevoed door vloeistoffen die zich diep onder het aardoppervlak bevinden. (© TU Berlin/ZAA/Dirk Schulze-Makuch)

Toen een onderzoeksgroep rond de TU-astrobioloog en geoloog Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch chemisch-microbiologisch onderzoek deed naar levende organismen in bijzonder onleefbare omgevingen, namelijk enkele moddervulkanen op het Caribische eiland Trinidad, gebeurde er een verrassing. De onderzoekers vonden verschillende gevaarlijke ziekteverwekkende bacteriestammen, onder andere die bekend staan als multiresistente ziekenhuisbacteriën en die zeer waarschijnlijk niet uit de diepten van de moddervulkanen afkomstig zijn, maar via oppervlakkig water en regenwater daar zijn ingeslopen. De onderzoekers richtten hun onderzoeksdoel vervolgens opnieuw en publiceerden het resultaat in het vakblad „Science of the Total Environment“.

Moddervulkanen zijn unieke geologische structuren die ontstaan door tektonische druk. Ze worden gevoed door vloeistoffen die diep onder het aardoppervlak aanwezig zijn en komen vooral voor in zones waar de aardkorst zeer actief is. Zo'n zone bevindt zich bijvoorbeeld rond de Los Bajos-verwering op het eiland Trinidad, het grootste eiland van de Kleine Antillen in het Caribisch gebied. Daar nam de onderzoeksgroep vaste en vloeibare analyseproeven van drie van deze moddervulkanen, om een chemische en microbiologische karakterisering uit te voeren en te achterhalen of de samenstelling van de modder noordelijk en zuidelijk van de breuklijn varieert. „Onze studie bevestigde aanvankelijk de aannames dat ten minste enkele van de moddervulkanen een mengsel zijn van dieper zoutwater en oppervlakte- of regenwater“, legt Prof. Dirk Schulze-Makuch uit van het TU-centrum voor astronomie en astrofysica, die tevens adjunct-hoogleraar is aan de Arizona State University en de Washington State University, en voorzitter van de Duitse Astrobiologische Vereniging e. V., en die zich met zijn werkgroep al meerdere jaren bezighoudt met de bewoonbaarheid van potentiële leefruimtes in onleefbare omgevingen, bijvoorbeeld op Mars.

Bacteriën als overlevingskunstenaars – en een risicovolle vondst

„In onze microbiologische analyses konden we verschillende aerobe en anaerobe kolonies analyseren, dus bacteriën die met en zonder omgevingszuurstof kunnen leven. Sommige daarvan kunnen sulfaat reduceren, andere methaan produceren, dus een dergelijk metabolisme uitvoeren, weer andere binden kooldioxide of nitraten, waaruit ze energie halen. Meerdere geïdentificeerde soorten waren halofiel, dus zoutliefend, en stammen waarschijnlijk uit het diepere zoutrijke ondergrondwater.“ Maar wat de onderzoekers toen verraste, was de vondst van verschillende hoogpathogene, ziekteverwekkende bacteriesoorten. „Deze gevonden bacteriesoorten bewonen typisch het spijsverteringskanaal van mensen en zoogdieren, en sommige zijn zelfs de oorzaak van urineweginfecties“, aldus Schulze-Makuch.

Onder de pathogene bacteriën werden ook soorten uit de familie van de Enterobacteriaceae gevonden, die vooral bekend staan als plantenschadelijk. Daarnaast werden Enterobacter cloacae geïdentificeerd, die de afgelopen jaren vooral in ziekenhuizen werden gevonden, onder andere op zuigelingenafdelingen. Deze werden vooral bekend als multiresistente kiemen en zijn verantwoordelijk voor meerdere infectie-epidemieën. Een andere gevonden ziekteverwekker is Klebsiella variicola. Deze bacterie wordt in verband gebracht met plantenziekten die op bananen- en suikerrietplantages voorkomen. Daarnaast werd ze geïsoleerd bij koeien die leden aan uierontsteking of bloedvergiftiging. 

Het besmette water kan mensen, dieren en planten schaden

In totaal is het onwaarschijnlijk dat het geïnfecteerde water uit de diepten komt die de moddervulkanen voeden, aldus de onderzoekers. Het is hoogstwaarschijnlijk van het oppervlak afgedragen. Omdat in Trinidad het water in de moddervulkanen vooral afkomstig is uit onderzeese reservoirs die diep onder het aardoppervlak liggen, gemengd met water uit oppervlakkige aquifers, wordt aangenomen dat het oppervlaktewater in minstens één geval afkomstig is van een nabijgelegen rivier die af en toe de regio overstromt. Tegenproeven uit andere gebieden waar moddervulkanen voorkomen, waren negatief.

„Onze biochemische en microbiële resultaten laten niet noodzakelijkerwijs de conclusie toe dat het om een antropogene, dus door mensen veroorzaakte, besmetting gaat. Dit is echter voor minstens enkele locaties zeer waarschijnlijk“, aldus Dirk Schulze-Makuch, en de onderzoeksgroep beveelt aan: „In elk geval vormt de waargenomen pathogene belasting van de vulkanische moddermonsters een ernstig gezondheidsrisico voor mens en dier, vooral als het besmette water afkomstig is van overstromingen. Dit moet verder worden onderzocht.“

De originele publicatie is te vinden onder:

Dirk Schulze-Makuch, Shirin Haque, Denise Beckles, Philippe Schmitt-Kopplin, Mourad Harir, Beate Schneider, Christine Stumpp, en Dirk Wagner
A Chemical and Microbial Characterization of Selected Mud Volcanoes in Trinidad Reveals Pathogens Introduced by Surface Water and Rain Water

Voor verdere informatie kunt u contact met ons opnemen:

Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Technische Universität Berlin
Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin
Planetarische Habitabilität und Astrobiologie
Tel.: 030 314-23736
E-mail: schulze-makuch@tu-berlin.de