De eerste Marsreizigers zullen op de rode planet hun eigen voedsel moeten verbouwen. Het vereist mogelijk dat zij behalve hun groene vingers ook een flinke lading bacteriën meenemen.

Ongeveer 250 dagen. Zolang duurt het om van de aarde naar Mars te vliegen. Even boodschappen doen op aarde zit er voor toekomstige Marskolonisten dan ook niet in. Toekomstige Marsreizigers die toch een beetje gevarieerd en gezond willen eten, zullen dan ook op Mars hun eigen moestuintje aan moeten leggen. Dat is niet onmogelijk; talloze experimenten – onder meer aan de Wageningen University – hebben al aangetoond dat het met wat kunst en vliegwerk mogelijk is om bepaalde gewassen op de Marsgrond te laten groeien.

Stikstof
Tegelijkertijd is die Marsgrond niet zo vruchtbaar als de grond hier op aarde. Zo mist deze verschillende, voor planten essentiële voedingsstoffen, zoals stikstof. Maar daar kunnen we iets aan doen, zo stellen Amerikaanse onderzoekers. Middels experimenten tonen ze aan dat het mogelijk is om de grond vruchtbaarder te maken door deze te verrijken met bepaalde bacteriën.

Bacteriën inzetten om planten te helpen met groeien: dat is natuurlijk geen nieuw idee. Aardse planten krijgen namelijk massaal hulp van bacteriën. “Planten hebben stikstof nodig,” legt onderzoeker Franklin Harris desgevraagd uit. “De aardse atmosfeer bestaat gelukkig voor het grootste deel uit stikstof.” Het probleem is alleen dat planten niets met atmosferisch stikstof kunnen. Gelukkig zijn er dan bacteriën die atmosferische stikstof omzetten naar een vorm van stikstof waar de plant wel mee uit de voeten kan. “Deze bacteriën leven in knobbeltjes in de wortels van de plant. De plant voedt de bacteriën en de bacteriën halen stikstof uit de atmosfeer en veranderen het zo dat de plant het kan gebruiken. Een klein percentage van het stikstof dat zo wordt aangepast, lekt uit de wortels, de grond in. En zo maken de bacteriën ook de grond vruchtbaarder; ze voegen stikstof uit de atmosfeer toe aan de plant en bodem.”

Groot verschil
Op aarde is de samenwerking tussen bacteriën en planten een weergaloos succes. Maar kunnen de bacteriën ook op Mars helpen? Harris en collega’s hebben de proef op de som genomen. Ze namen nagebootste Marsgrond en zetten er klavers in. Een deel van de klavers werd voorzien van een microbe – Sinorhizobium meliloti – die hier op aarde in wortels van klavers huist en deze van stikstof voorziet. Het resultaat was indrukwekkend; klavers die hulp kregen van bacteriën ontwikkelden 75 procent meer wortels en bladeren dan de klavers die er alleen voor stonden. “Door er alleen naar te kijken, kon je al duidelijk zien welke planten wel en welke planten niet verrijkt waren met de bacteriën,” aldus Harris. “De planten zonder S. meliloti waren niet alleen kleiner, maar hun bladeren verkleurden ook – iets wat vaak wijst op een tekort aan stikstof.”

Stikstof lekt niet weg op Mars
Wat de onderzoekers wel opviel, was dat de grond rond de met bacteriën verrijkte klaverplanten geen verhoogd stikstofniveau kende. Waar het door bacteriën verwerkte stikstof hier op aarde nog wel eens uit de wortels wil lekken en ook de omringende grond vruchtbaarder wil maken, gebeurt dat in de Marsgrond dus niet. “Het kan betekenen dat er verschillen zijn tussen hoe goed of met welke snelheid stikstof gefixeerd (door bacteriën uit de lucht gehaald en voor gebruik door de plant aangepast, red.) wordt. Maar het kan er ook op wijzen dat stikstof op een andere manier door het systeem beweegt of dat de planten zelf meer stikstof verbruiken. Het is lastig te zeggen of dat goed of slecht nieuws is voor de gezondheid van de plant. Maar zelfs als het zo is dat wortels in Marsgrond niet in staat zijn om stikstof af te geven en zo bij te dragen aan de vruchtbaarheid van de grond, weten we dat de planten nog steeds baat hebben bij de symbiose (de samenwerking met bacteriën, red.), omdat zij over meer stikstof beschikken. Dus we kunnen die kennis wel gebruiken als we nadenken over oplossingen voor het verbouwen van voedsel op Mars.”

Bacteriën op Mars
Ook op Mars kunnen bacteriën planten dus helpen om te groeien. Betekent dat dan dat astronauten naast allerlei zaden ook behoorlijk wat bacteriën met zich mee moeten torsen naar Mars? “Dat is lastig te zeggen zonder aanvullend onderzoek,” aldus Harris. “We begrijpen nog niet heel goed hoe het gebrek aan (hier op aarde, red.) van nature voorkomende bacteriën, oerbacteriën en schimmels de groei van planten en dus ook de opbrengst van gewassen beïnvloedt.” Dat gezegd hebbende, is het zeker niet ondenkbaar dat toekomstige Marsreizigers microscopisch kleine reisgezellen krijgen. “Ik denk dat we gezien de resultaten van dit onderzoek wel kunnen concluderen dat planten ook in Marsgrond beter groeien met hun symbioten. Een alternatief is dat je kunstmest gebruikt om in de stikstofbehoefte van planten te voorzien.” Maar als je bedenkt dat de kosten van lancering met elke extra kilo gewicht enorm oploopt, is het niet zo aantrekkelijk om kunstmest mee te nemen. “Het is veel goedkoper om bacteriën in plaats van kunstmest te gebruiken, omdat je dan slechts enkele bacteriën en de middelen om deze op te kweken – nodig hebt. Ze vermenigvuldigen zichzelf immers.”

Planetaire protectie
Toch kun je er met het oog op planetaire protectie ook wat huiverig voor zijn om bacteriën mee te nemen naar Mars. Want wat als ze de rode planeet ten koste van eventuele inheemse bacteriën gaan koloniseren? “Er is altijd een risico en het zou vreselijk en beschamend zijn als we door de introductie van een invasieve microbe de mogelijkheid om nieuw leven te ontdekken, ruïneren.” Maar dat wil niet automatisch zeggen dat we de bacteriën dan maar thuis moeten laten. Zo wijst Harris erop dat de bacteriën die in de experimenten zijn gebruikt, te boek staan als ‘non-competitief’. “Dat betekent dat het niet waarschijnlijk is dat ze lokale bacteriën wegconcurreren. “Daarnaast zou het – gezien het feit dat de planten toch in een afgesloten ruimte moeten worden geteeld – niet lastig moeten zijn om ook de bacteriën binnen te houden en besmetting te voorkomen. Zeker ook omdat Mars een extreem hardvochtige omgeving is voor aards leven. Met temperaturen van wel -60 graden Celsius, (giftige, red.) perchloraten op het Marsoppervlak en grote hoeveelheden straling is het voor elke bacterie lastig om zich te verspreiden en een probleem te worden. Dat gezegd hebbende kunnen we natuurlijk als het om het beteugelen van onze bacteriën gaat niet alleen vertrouwen op de eigenschappen van het Martiaanse landschap.” Uiteindelijk zullen we ook actief maatregelen moeten treffen om te voorkomen dat de bacteriën weten te ‘ontsnappen’ en zich elders op Mars gaan vestigen. Hoe die maatregelen er dan uit gaan zien, is iets wat in de toekomst nader moet worden onderzocht.

De eerste bemande missies naar Mars mogen dan nog ver weg zijn; het is goed om nu al na te denken over uitdagingen waar de eerste Marsreizigers mee te maken kunnen krijgen. Een tegenvallende oogst is zo’n uitdaging. En bacteriën kunnen wellicht helpen voorkomen dat Marsreizigers honger gaan lijden. “Ik zou zeggen dat de belangrijkste implicatie van dit onderzoek is dat we landbouwmethoden die we hier op aarde gebruiken – met wat aanpassingen – kunnen inzetten om ook op Mars dingen te laten groeien.” En met wat geluk leidt het tot nieuwe inzichten die we ook hier op aarde – waar het verbouwen van gewassen ook niet altijd van een leien dakje gaat – kunnen gebruiken.