DOOR MENNO SCHILTHUIZEN - FOTO'S: COLLECTIE SIGRID JACOB - 11-04-2025 - Ecologie
Sigrid Jakob aan haar keukentafel. Haar laboratoriumapparatuur (links) past in twee schoenendozen, die ze uitpakt op haar aanrecht zodra haar dochter naar school is. Foto: Collectie Sigrid Jakob.
In iedere stedeling schuilt een bioloog. In deze voorpublicatie van Darwin in de achtertuin tovert amateurmycoloog Sigrid Jakob haar aanrecht dagelijks om tot lab, om het voor het avondeten weer te laten verdwijnen.
De kunstmatige intelligentie die huist in determinatie-apps als ObsIdentify heeft gezorgd voor het flink verkleinen van de kloof tussen professionele biodiversiteitsexperts en citizen scientists. Je hebt geen wandvullende fysieke of digitale bibliotheek met veldgidsen, handleidingen en determineersleutels meer nodig. En ook hoef je je niet meer de complete technische terminologie eigen te maken om de ene van de andere soort te kunnen onderscheiden, of jaren te wijden aan het herkennen van subtiele verschillen tussen talloze soorten organismen die er op het eerste gezicht allemaal hetzelfde uitzien. Een redelijke foto en een geoefend beeldherkenningsalgoritme zijn alles wat je nodig hebt; nu al, of anders over niet al te lange tijd.
Maar misschien dat we door het opmerkelijke succes van zulke apps wat te optimistisch zijn geworden. Misschien dat hun toepasbaarheid beperkt zal blijven tot de groepen waar de apps nu al goed voor werken, en zullen die duizenden verschillende soorten slijmzwammen, mijten en parasitaire wespen nooit goed genoeg bekend worden om door een algoritme kenbaar en herkenbaar gemaakt te worden. Zeker met organismen die weinig uiterlijke kenmerken hebben zal een beeldherkenningsalgoritme niet veel kunnen: schimmels, aaltjes en protozoën lijken aan de buitenkant te veel op elkaar om ooit visueel onderscheiden te kunnen worden. De verschillen tussen die soorten liggen vaak in onzichtbare eigenschappen van hun fysiologie, de manier waarop ze voedingsstoffen verwerken en hun favoriete hoekje opzoeken in hun chemische en fysieke microbiotopen. Alleen de structuur van hun dna verraadt hun identiteit. En dna kun je alleen maar bestuderen in een professioneel laboratorium, nietwaar? Moleculaire genetica is voor de burgerwetenschappers niet weggelegd – toch?
Vandaag de dag kun je een menselijk genoom laten sequensen door een klein laboratorium in één dag voor een paar honderd euro
BURGERGENETICI
Het antwoord op die vragen geven de burgergenetici van vandaag en hun keukentafels. Een van die keukentafels behoort toe aan Sigrid Jakob. Ze komt oorspronkelijk uit Duitsland maar woont nu in Brooklyn, New York, heeft een alfa-opleiding, is ergens in de 50 en moeder van een tiener, en werkt als freelance organisatiestrateeg voor grote bedrijven. Ze is juist ‘helemaal geen biohackertype’, zegt ze met klem. En toch raakte ze op de een of andere manier verzeild in de wereld van paddenstoelen-dna. Ergens rond 2015, ‘Joost mag weten hoe’, ontwikkelde ze interesse voor schimmels. Ze werd lid van een plaatselijke paddenstoelenclub, ontdekte de pret van het determineren van soorten (‘je krijgt er telkens zo’n kleine dopamine-boost van – het is echt heel verslavend’), en ging ieder weekend op pad om zwammen te zoeken. Maar, zegt ze, ze raakte regelmatig ‘heel erg gefrustreerd als je iets vindt wat niet in de veldgids staat; je vraagt iedereen, wat is dit? en niemand kan je het antwoord geven.’
Wat Jakob beschrijft zijn van die gevallen waar twee of meer soorten van elkaar verschillen in andere dingen dan hun uiterlijk, en beeldherkennings-apps, zelfs nauwkeurige bestudering onder een microscoop, geen enkel verschil kunnen detecteren. Gewoonlijk bestaan er dan wel degelijk belangrijke verschillen tussen die soorten, maar die vertalen zich niet of nauwelijks in het uiterlijk, en liggen veel meer in hoe ze omgaan met hun omgeving. Twee soorten paddenstoelen kunnen bijvoorbeeld uiterlijk identiek zijn, maar de ene groeit uit schimmeldraden die verstrengeld zijn met de wortels van eiken en de andere met die van populier. Het is een cruciaal onderscheid en iets waar de gehele levenscyclus van de schimmelsoort van afhangt, maar het verschil onttrekt zich aan onze waarneming tenzij onze blik zou kunnen doordringen tot in het dna waarin die verschillen zijn vastgelegd. En Sigrid Jakob besefte, in haar mycologische frustratie, dat dat dus precies was wat ze nodig had, zo’n kijkje in het daadwerkelijke dna van haar paddenstoelen.
Tot een paar jaar geleden bleven dna en de biotechnologie die gebruikt wordt om soorten genetisch van elkaar te onderscheiden voorbehouden aan de academische wetenschap. Het aflezen van zelfs een klein stukje dna was een tijdrovende en bovendien peperdure onderneming waarvoor je apparatuur nodig had die vele honderdduizenden euro’s kostte.
Maar sinds de jaren 2000 is dat veranderd. De benodigde apparatuur is steeds kleiner, goedkoper, sneller en gebruiksvriendelijker geworden. Het menselijke genoom is hiervan een goed voorbeeld. Toen in 2003 de eerste sequentie van het humane genoom werd gepubliceerd, had de gehele internationale onderneming honderden miljoenen euro’s gekost en meer dan een decennium geduurd. Vandaag de dag kun je een menselijk genoom laten sequensen door een klein laboratorium in één dag voor een paar honderd euro. Toen dna-practica werden opgenomen in de lesprogramma’s van scholen leidde dat tot de ontwikkeling van handzame, betaalbare biotechnologische apparatuur voor het onderwijs. En de honderden kleine biotech-startups die worden opgericht en dan weer failliet gaan hebben de tweedehandsmarkt overspoeld met goedkope, gebruikte laboratoriumapparatuur. Met andere woorden, het was een geschikt moment voor een nieuwsgierige, zelfverzekerde alfa met interesse in paddenstoelen en een paar honderd dollar op zak om zelf een klein dna-laboratorium te gaan bouwen.
SCHOENENDOZEN
Jakob’s hele lab past in twee schoenendozen, die ze uitpakt op haar aanrecht zodra haar dochter naar school is, gebruikt voor haar onderzoek en dan weer kan laten verdwijnen voordat het avondeten moet worden klaargemaakt – ‘het is heel gezinsvriendelijk’. Maar om zover te komen, was een hele opgave. Ze ploeterde zich door stapels handleidingen en protocollen, en niet iedereen op de online fora was even behulpzaam. ‘Het leek allemaal ontzettend intimiderend. Ik heb helemaal geen wetenschappelijke achtergrond.’ Een ander probleem was dat ze, totdat ze een internetwinkel voor de biohacker-gemeenschap ontdekte, moeite had om aan de benodigde chemicaliën te komen. De ‘officiële’ chemische leveranciers brachten haar al snel in verwarring met vragen als ‘Wat is uw zakelijke adres?’ en ‘Mag ik uw financiële afdeling spreken?’ Maar uiteindelijk lukte het haar om een werkend dna-lab in elkaar te zetten.
En waar ze het vooral voor gebruikt is het onderwerpen van haar paddenstoelen aan dna-barcodering. Voor schimmels is het gen dat daarvoor gebruikt wordt de ‘internal transcribed spacer’, of kortweg ITS. Wanneer Sigrid Jakob een paddenstoel vindt die ze niet kan thuisbrengen, knipt ze er eerst een stukje ter grootte van ‘een halve rijstkorrel’ af. Op haar keukentafel vermaalt ze dat in een klein plastic buisje met allerlei chemicaliën waarbij het dna vrijkomt uit de schimmelcellen. Vervolgens mengt ze het dna-extract met verschillende ingrediënten (die ze in een zakje in haar vriezer naast de diepvrieserwten bewaart), namelijk losse dna-bouwstenen (de vier ‘letters’), een enzym dat dna kan kopiëren, en twee primers, kleine stukjes dna die zich vastklampen aan beide kanten van het ITS-gen in haar dna-sample. Daarna stopt ze het buisje in haar PCR-machine, wat na een paar uur zoemen in haar keuken leidt tot een overvloed aan ITS-dna, genoeg om door een sequencer afgelezen te worden.
Jakob heeft zelf geen sequencer (hoewel sommige keukentafel-genetici er wel een hebben, want ook die worden steeds goedkoper en kleiner), dus stuurt ze het met PCR bewerkte monster naar een biotechnologiebedrijf, dat haar binnen enkele dagen een e-mail stuurt met de reeks letters die samen de dna-sequentie van het ITS-gen in haar paddenstoel vormen (‘A’s, C’s, G’s en T’s, honderden ervan, tot vervelens toe,’ zegt ze). Dan, het moment van de waarheid: ze gaat online naar een database met referentie-dna-sequenties – bijvoorbeeld GenBank, waarin je alles kunt vinden wat we nu weten van het dna van honderdduizenden organismen. Nu zou je denken dat dat een gigantisch databestand is, maar aangezien dna-gegevens gewoon letterreeksen zijn die weinig geheugenruimte innemen, passen zelfs de tien biljoen dna-letters die GenBank vandaag de dag bevat in een computerbestand dat op een USB-stick past – wat betekent dat je het zelfs offline kunt gebruiken als het moet.
In GenBank plakt ze haar dna-sequentie in een zoekvenster, en daar verschijnen de beste overeenkomsten. Als er een goede – zeg 98 procent of hoger – match is met een bekende schimmel, dan heeft ze een positieve determinatie. Maar soms geeft zelfs GenBank geen match. In dat geval, zoals al vele keren het geval was bij de meer dan duizend sequenties die ze in haar thuislab heeft gegenereerd, heeft ze mogelijk een volledig nieuwe soort ontdekt. Dat is niet zo verrassend, zegt ze, want wetenschappers schatten dat er zo’n 3,8 miljoen schimmelsoorten bestaan, terwijl er tot nu toe slechts 150.000 zijn beschreven en gecatalogiseerd. ‘De kans om nieuwe soorten te vinden is ontstellend hoog,’ zegt ze.
IRONISCH
Het is eigenlijk best ironisch, zegt Jakob terwijl ze terugkijkt op haar leven en de keuzes die haar hebben gebracht waar ze nu is – voorzitter van de New York Mycological Society en in haar vrije tijd bezig met het bestuderen van schimmelgenetica vanuit haar huis in Brooklyn. Toen ze opgroeide in een klein dorp vol buitenlui in Zuid-Duitsland, had ze als tiener een hekel aan dat alles, aan het eindeloze gepraat over landelijke onderwerpen. ‘Ik was punk, ik was goth, ik was verlegen, ik was weird, ik stopte met de middelbare school. Mijn baantje in een textielfabriek hield ik al snel voor gezien, dus deed ik mee met een televisiequiz, won zo wat geld en liep weg naar Londen – briefje op mijn kussen, ontsnappen met de vroegste ochtendtrein, zo’n soort vertrek.’ En nu, na een grillig pad te hebben gevolgd in Engeland en de VS met baantjes als serveerster, secretaresse, studies aan de universiteit en kunstacademie, en werk in de zakenwereld, moet ze constateren dat ze geniet van precies dat soort buitenleven waar ze bijna veertig jaar eerder voor was weggelopen, en dat ze haar tienerdochter meeneemt op natuurwandelingen en haar de Latijnse namen van paddenstoelen en bomen leert: ‘Nu ben ík die saaie moeder!’
En het is niet alleen haar gezin dat blootstaat aan haar mycologische bezieling. Ze is ook een inspirerende kracht geweest binnen de New Yorkse gemeenschap van amateurmycologen, en ze heeft velen al geholpen hun angst voor dna te overwinnen. Ze geeft workshops en heeft meegeholpen aan het ontwikkelen van doe-het-zelfkits voor dna-barcoding, zodat de leden van haar club de apparatuur kunnen lenen om het zelf op hun keukentafel uit te proberen.