Het geelwit van mergel kleurt Limburg. Niet alleen daar waar het gesteente in wanden aan de oppervlakte komt, maar ook in tal van monumenten waarbij het als bouwmateriaal is gebruikt. Denk aan de Onze-Lieve-Vrouwebasiliek in Maastricht, de Munsterkerk in Roermond of het oudste nog bestaande treinstation van Nederland, in Valkenburg.
Maar mergel is relatief zacht, waardoor op den duur scheurtjes kunnen ontstaan. Als ze groter worden, kan het steen gaan afbrokkelen. De huidige herstelmethodes met coatings of lijm zijn omslachtig, duur en schadelijk voor het milieu. Reden voor een elfkoppig studentteam van de Universiteit Maastricht (UM) om op zoek te gaan naar een goed alternatief.
Die werd gevonden in de E. coli, een bacterie die ook in de darmen voorkomt. „Buiten de wetenschap spreekt men geregeld over de poepbacterie. Dat bekt lekker”, lacht Erik Steen Redeker, universitair docent synthetische biologie aan de UM en begeleider van het studententeam. „In de jaren twintig van de vorige eeuw lukte het wetenschappers voor de eerste keer om de E. coli te isoleren en sindsdien werden verschillende varianten gemaakt die voor allerlei laboratoriumonderzoek worden gebruikt: ze zijn veilig, makkelijk verkrijgbaar, groeien snel en zijn heel geschikt om via dna eigenschappen aan toe te voegen.
Het team van de UM ontwikkelde het idee door zijn deelname aan de jaarlijkse International Genetically Engineered Machine-competitie (iGEM). Dat is een ooit in Boston en inmiddels in Parijs plaatsvindende, internationale studentenwedstrijd op het gebied van synthetische biologie. iGEM heeft een sterke voorkeur voor inzendingen die een lokaal probleem zouden kunnen oplossen. Zo kwamen de deelnemers uit Limburg uit bij het streekeigene mergel. Hun idee leverde een gouden medaille op en een plaats in de toptien van bachelor-teams over alle categorieën.
De E. coli-bacterie is door het team dusdanig genetisch aangepast, dat deze met koolstofdioxide uit de lucht en calcium uit de mergel calciumcarbonaat maken. Dat is nieuwe mergel. „We borduren voort op processen zoals die in de natuur plaatsvinden, bijvoorbeeld bij de aanmaak van de schelpen van mosselen. Die eigenschappen vertalen we in een genetische code die we dan ‘programmeren’ in de E. coli. Zodra je weet dat het onder laboratoriumomstandigheden werkt, komt de fase van het finetunen. Hoeveel van wat moet je toevoegen? Wat zijn de beste resultaten onder uiteenlopende omstandigheden?”
Genetisch gemanipuleerde E. coli wordt al vaker gebruikt. Steen Redeker noemt toepassingen in medicijnen of om zaken van een bepaalde kleur te voorzien. „Om in dit geval te zorgen dat de door de bacterie aangemaakte nieuwe mergel ook vast komt te zitten maken we gebruik van dna-origami”, vertelt de universitair docent. „Een losse streng dna lijkt op sliert spaghetti. Die kun je vouwen in een gewenste vorm en die vorm ‘vastnieten’. Door van die sliert de ribben van een octaëder te vouwen, een achtvlakkige driedimensionale figuur, creëer je een soort kristalstructuur waaraan het calciumcarbonaat zich makkelijk kan hechten.”
„Het zou mooi zijn, als een of meerdere masterstudenten er nu een thesis aan zouden wijden of dat er een promovendus mee aan de slag zou kunnen”, zegt Steen Redeker. „Voor verder onderzoek. Om te bestuderen of andere bacteriën dan de E. coli misschien nog geschikter zijn. En om te kijken hoe de bacteriën het beste in de muren kunnen worden aangebracht. Inspuiten met bolletjes gel lijkt een optie. Met vier à vijf jaar onderzoek zou je alles in beeld kunnen hebben en zou de markt ermee aan de slag kunnen.”
De studenten trekken nu al profijt van de opgedane ervaring. „Ik merk het aan het gemak waarmee ik nu aan mijn bachelorscriptie bezig ben”, vertelt Fien Eickmans. „Je overziet beter wat er allemaal bij komt kijken. Want met de anderen ben je in een relatief korte periode van een half jaar niet alleen bezig met synthetische biologie, maar ook met zaken als financiering en sociale media.”
De wetenschappelijke interesse van de 21-jarige Eickmans is ook verschoven. „Toen ik begon aan het Maastricht Science Programme wilde ik iets met medische biotechnologie gaan doen. Nu wil ik verder met synthetische biologie en toepassingen voor het milieu en de industrie gaan bedenken. Omdat er daar minder restricties zijn, kan ik er meer creativiteit in kwijt. Prutsen in een lab is gewoon heel cool.”
