Droom je er wel eens van om je stageresultaten te publiceren? Voor Maarten Lubbers, voormalig masterstudent Biologie en huidig ​​promovendus aan de Universiteit Leiden, werd deze droom werkelijkheid. Onlangs is hij co-auteur van een artikel in Sydowia, een collegiaal getoetst tijdschrift voor mycologie, over zijn nieuwe bevindingen. Het artikel ging over bacteriële biofilms die verband houden met Laboulbeniales-zwammen.

Tijdens zijn master hoorde Maarten voor het eerst over de groep van Danny Haelewaters, waar hij zijn onderzoek deed naar Laboulbeniales, mede onder begeleiding van Menno Schilthuizen. “Ons verhaal begon eigenlijk bij mijn tweede begeleider, Menno Schilthuizen. Ik heb hem leren kennen omdat ik een cursus tropical biodiversity en conservation biology heb gevolgd in Borneo, Maleisië. Nadat we een paper hadden gepubliceerd over het gedrag van een moeilijk te vinden bidsprinkhanensoort, wilden we in de toekomst meer samenwerken en zo stelde hij me voor aan Danny Haelewaters. Ik had ook nog nooit over Laboulbeniales gehoord, en zo is het eigenlijk begonnen.”

Tijdens zijn stage bestudeerde Maarten een verzameling insecten, van lieveheersbeestjes tot loopkevers, waarvan sommige besmet zijn met verschillende soorten Laboulbeniales. De term Laboulbeniales kan nogal een mondvol zijn voor degenen onder ons die er nog nooit van hebben gehoord. Simpel gezegd zijn Laboulbeniales (in de volksmond bekend als "labouls") schimmels die leven op geleedpotigen zoals kevers, vliegen, mieren, miljoenpoten en hooiwagens.

Harmonia axyridis (lieveheersbeestje) geinfecteerd met Laboulbeniales Foto: Gilles San Martin

“We keken naar insecten die vers waren verzameld, maar ook exemplaren die al in ethanol waren gefixeerd. Ons eerste doel was om infectie-plaatsen van de schimmels te observeren, waar ze contact maken met hun gastlichaam. Wat interessant is, is dat er nog veel soorten Laboulbeniales moeten worden ontdekt en het leuke is dat ze klein zijn, maar niet zo klein dat je ze niet kunt zien zonder een loepje. Als je een loepje hebt, kun je ze vrij gemakkelijk observeren. Daarom zijn ze al sinds 1880 beschreven; 140 jaar geleden.”

Het was echter pas sinds kort dat mensen meer genetisch onderzoek begonnen te doen naar Laboulbeniales. Maarten legt uit: “Ze zijn een heel interessant model voor gastheer-parasiet interacties. Sommige van deze schimmels leven bijvoorbeeld op lieveheersbeestjes en komen vrij veel voor in landen zoals Nederland en België. Daardoor kun je ze relatief eenvoudig verzamelen. Aan de andere kant is het interessant om te zien of het infectiepatroon voor alle Laboulbeniales taxa hetzelfde is. Er zijn Laboulbeniales die heel specifiek zijn en maar op één gastheer voorkomen. Er zijn ook andere schimmels die op meerdere gastheren leven; dan kun je zien waar het verschil vandaan komt.”

A) Thalli (microscopische filamenten) van Hesperomyces virescens, een Laboulbeniales soort, op een geprepareerd exemplaar van Harmonia axyridis (Aziatisch lieveheersbeestje). B) Thalli van Hesperomyces halyziae, een Laboulbeniales soort op Halyzia sedecimguttata (Meeldauwlieveheersbeestje). Bron: Lubbers et al., Sydowia, 2022.

De toevallige vondst van biofilms

In eerste instantie lijkt het erop dat de wetenschappelijke onderzoeksmethode een rechte, strakke lijn volgt. Uit ervaring weten velen van ons waarschijnlijk dat dit nauwelijks het geval is en dat onderzoek vaak een creatief process is met onverwachte wendingen. Dat gold ook voor Maarten. “Het leuke was dat we bij toeval biofilms ontdekten.”

“We hadden de insecten in alcohol bewaard, maar ook verse exemplaren, zodat we ze konden vergelijken om te zien waar deze bacteriën aanwezig waren en toen zagen we dat ze zeer overvloedig aanwezig waren op de schimmels in plaats van op het omhulsel (de buitenkant van de gastheer). Dat was het leuke van de stage; het was echt een manier om mijn eigen onderzoekslijn te creëren, zoals wat ik wil doen, wat al bekend is en wat nog kan worden gedaan.”

De toevallige vondst van biofilms geassocieerd met Laboulbeniales opent nieuwe mogelijkheden voor toekomstig onderzoek. Als je hem vraagt naar het belang van biofilms, insinueert Maarten een kennislacune. “Dat weten we niet. We weten niet zeker wat hun evolutionaire voordelen zouden zijn. Dus of ze bijvoorbeeld negatieve effecten hebben, geen effect of positieve effecten, dat is niet zeker, we weten het nog niet.”

Belangrijker is het feit dat de aanwezigheid van biofilms op Laboulbeniales een nieuwe dimensie toevoegt aan de gastheer-microbe-interacties die bekend zijn, wat meer kan zeggen over Laboulbeniales en hoe ze functioneren. “Een interessant aspect van deze schimmels is dat we nog steeds niet weten hoe ze voedingsstoffen uit hun omgeving halen. Een mogelijkheid is dat de bacteriën specifieke moleculen maken die door de schimmel kunnen worden opgenomen. Het is een heel nieuw vakgebied en het zou ook leuk zijn om te kijken of ze ook bij andere soorten voorkomen.”

“Er zijn bijvoorbeeld Laboulbeniales specifiek voor vliegen die ectoparasieten zijn van vleermuizen. De toevoeging van bacteriën voegt een nieuwe dimensie toe aan deze relaties. Dat zou natuurlijk interessant zijn om te zien.”

Bacterial biofilms associated with Laboulbenia collae, Laboulbeniales species, infecting Paranchus albipes (ground beetle). A) Two mature thali. B) Perithecium covered with bacteria. C) Close-up of the biofilm. Abbreviations: a - appendages, p - perithecium, tf - thallus foot. Photos and descriptions were retrieved from Lubbers et al., Sydowia, 2022.

Uitdagingen in tijden van COVID en het gebruik van SEM

De omstandigheden waarin Maarten zijn onderzoek deed, bepaalden de richting van zijn onderzoek. Toen Maarten tijdens de COVID-19-pandemie aan zijn stage begon, moesten veel aspecten worden aangepast.

“Een van de uitdagingen was dat ik niet naar België kon reizen. Dat was een beperking omdat ik het hele onderzoeksplan moest wijzigen. Mijn onderzoek zou zich eigenlijk hebben gericht op schimmels in grotten in Georgië. Dus ik zou naar Georgië zijn gegaan om insecten te verzamelen om de bijbehorende schimmels te vinden en om te zien wat hun verspreiding was. Vanwege de pandemie hebben we dat geannuleerd. Ik moest daarom het programma en mijn onderzoekslijnen hervormen om onderzoek te doen aan de Universiteit Gent in België. Maar toen kon ik ook niet naar België en moest ik mijn onderzoeksplan twee keer wijzigen; dat was de grootste uitdaging.”

Maarten deed uiteindelijk zijn labwerk bij het Instituut Biologie Leiden (IBL), waar hij gebruik maakte van de beschikbare middelen. In tegenstelling tot de traditionele techniek van lichtmicroscopie, gebruikte hij scanning elektronenmicroscopie (SEM). Hiervoor schakelde hij de hulp in van Gerda Lamers, onderzoeker bij het IBL en een van de co-auteurs van het artikel.

Maarten legt uit: “SEM is een techniek die gebruik maakt van een elektronenbundel op een specifiek preparaat en daarmee kun je veel verder inzoomen dan met de standaard lichtmicroscoop.” Deze techniek omvat het coaten van een specimen met een klein laagje edelmetaal. In plaats van licht zendt de scanning-elektronenmicroscoop een bundel hoge energie-elektronen uit die met een set lenzen op het gecoate monster van belang worden gefocust. De interactie tussen de elektronenbundel en het oppervlak genereert een verscheidenheid aan uitgezonden secundaire elektronen (signalen) die worden teruggekaatst naar een elektronen detector. Deze signalen worden vervolgens gebruikt om een ​​vergrote scan te maken die de morfologie van het monster in hoge resolutie weerspiegelt.

Alle communicatie van Maarten met zijn eerste begeleider was virtueel. “Het was best vreemd, want ik heb Danny nooit in het echt gezien. Ik was natuurlijk hier in Nederland en niet in België, dus dat was best vreemd. We zullen elkaar echter snel ontmoeten, aangezien ik binnenkort zijn lab zal bezoeken. Ik geef nog steeds advies over specifieke onderdelen binnen zijn onderzoekslijnen. Maar natuurlijk moet je met de hele COVID-situatie improviseren en je weg vinden in communicatie.

Het publicatieproces

Effectieve en heldere communicatie is vaak een van de belangrijkste eisen voor een succesvolle stage. Maarten raadt andere studenten aan om hun interesses in publiceren te uiten. “Zorg ervoor dat je met je leidinggevende communiceert dat je wilt helpen met publiceren. Veel begeleiders weten misschien niet dat studenten vaak erg geïnteresseerd zijn om te helpen bij het schrijven van een publicatie. Bespreek het dus gewoon met je begeleider en zeg dat je ook in de toekomst geïnteresseerd zou zijn om te helpen. Probeer goed onderzoek te doen en zorg dat je met die resultaten een publicatie kunt maken.”

Maarten herinnert zich het publicatieproces als een positieve ervaring. “Ik hou van het proces. Ik geef graag feedback en ontvang graag feedback van andere onderzoekers, dus dat was heel positief. De peer reviewers waren zeer positief over onze resultaten. Het is een nieuw veld, dus het manuscript werd gelukkig vrij snel geaccepteerd. Het is leuk om het hele proces te zien van het starten van een eenvoudig overzicht in een Google Drive-document en het uiteindelijk online zien.”

Hoewel hij niet meer in de groep van Danny Haelewaters werkzaam is, ziet Maarten in de toekomst nog veel kansen voor samenwerking op dit onderwerp. “Waarschijnlijk zullen er ook verschillende andere papers uit voortkomen en dan zou ik graag willen helpen met het schrijven van de manuscripten en het geven van wetenschappelijk advies.”

Gevraagd naar de volgende verwachte onderzoeksontwikkelingen op Laboulbeniales noemt Maarten genome sequencing. “Het leuke van deze schimmels is dat er al sinds de 19e eeuw onderzoek naar is gedaan, maar pas sinds kort is men zich gaan verdiepen in hun genomica en ook andere aspecten. We moeten ook de bacteriën sequencen om te zien of er meer interacties zijn, om daar meer uit te concluderen.”

Afsluitende opmerkingen

De onderzoeksresultaten van Maarten zijn typisch voor een resultaat dat voortkomt uit creativiteit, doorzettingsvermogen en gevoel van nieuwsgierigheid naar het onbekende. Zoals benadrukt wordt in zijn paper, leggen Laboulbeniales en hun nieuw ontdekte associaties met biofilms de basis voor een mooie toekomst van verder onderzoek naar deze intrigerende schimmels en hun interacties.

Referenties:

Lubbers M, Lamers G, De Kesel A, Nedved O. Bacterial biofilms on thalli of Laboulbeniales: a community uncovered. Sydowia. 2022;74:335-342. https://doi.org/10.12905/0380.sydowia74-2022-0335

Onderzoeksgroep van Danny Haelewaters:

http://www.dannyhaelewaters.com/

https://www.dannyhaelewaters.com/research/student-research/biofilms-op-laboulbeniales-zwammen/