Jong geleerd Planten krijgen stress van microscopisch kleine plasticdeeltjes, maar dat heeft geen grote gevolgen voor de voedselveiligheid. „Ik heb min of meer geaccepteerd dat nano- en microplastics overal in ons dagelijks leven voorkomen.”
Schildpadden die plastic zakjes aanzien voor kwallen, dolfijnen verstrikt in visnetten: bij plasticvervuiling in zee kan iedereen zich wat voorstellen. Maar hoe zit het met plasticvervuiling aan land? Specifieker: wat doet plastic met planten? Dat zocht de Luxemburgse Laura Zantis (26) uit tijdens haar promotieonderzoek aan de Universiteit Leiden. Half september verdedigde ze succesvol haar onderzoek, de week erna vertelt ze er helder en geanimeerd over in een kamer op de universiteit. „Pas de laatste twintig jaar wordt er meer onderzoek gedaan naar plasticvervuiling aan land. Dat vond ik erg verrassend toen ik aan mijn onderzoek begon: want we produceren plastic aan land en daar komt ook het grootste deel van ons voedsel vandaan.”
Deels komt dat doordat het simpelweg makkelijker is om de hoeveelheid microplastics in water te onderzoeken dan in de bodem, zegt Zantis. Zelf is ze eigenlijk ook marien bioloog. Tijdens haar master onderzocht ze plastic in walvispoep, in Nieuw-Zeeland. Daar ontmoette ze haar supervisor, die een promotieplek beschikbaar had in onderzoek naar plastic en planten. Zantis zag de switch naar land wel zitten: „Planten zijn veel makkelijker om mee te werken dan walvissen: ze verstoppen zich niet, je hoeft ze niet ergens te gaan zoeken. Ze blijven gewoon staan waar je ze neerzet.”
Haar eerste experiment was met slaplantjes. Ze laat een foto zien op haar laptop, het lab is inmiddels alweer leeg. Kleine groene plantjes met dunne witte wortels groeien in een reageerbuisje vol schijnbaar helder water. Maar daarin zitten micro- en nanoplastics. Microplastics zijn tussen de 1 micrometer en 5 millimeter groot, alles wat kleiner is, heet nanoplastic. Voor planten een belangrijk verschil: planten kunnen nanoplastics namelijk opnemen, maar microplastics niet. Die blokkeren ‘alleen’ fysiek de wortels. Hoeveel plantjes ze precies had, weet Zantis niet meer, „maar stel je een flinke kamer met een zee van sla voor.” Ook kweekte ze gerst, wortel en tarwe, om verschillen tussen plantensoorten te kunnen onderzoeken.
Ervaring met tuinieren had Zantis niet, voordat ze aan haar promotieonderzoek begon. „Het enige wat ik had gedaan was tuinkers groeien op watjes in mijn keuken. En mijn kamerplanten houd ik ook wel in leven. Ik had niet verwacht dat ik hier ooit mijn promotieonderzoek over zou doen. Maar ik vond het erg leuk dat het lab er ineens meer uitzag als een kas dan als een lab; het was rustgevend, met alleen mezelf en mijn plantjes die daar groeiden.”
Na drie weken oogstte Zantis de plantjes en bekeek ze de wortellengte, scheutlengte, biomassa en aantal bladeren. En op moleculair niveau onderzocht ze onder andere het chlorofylgehalte en oxidatieve stress in de plantjes. De tweezaadlobbigen, wortel en sla, bleken in hun groei beperkt te worden door het plastic. Ze bleven zo’n 20 procent achter in hun groei op de controlegroep, die niet in water met opgelost plastic groeide. Bij de eenzaadlobbigen, gerst en tarwe, was geen verschil te zien. „Dat is ook wel logisch; de eenzaadlobbigen zijn in het veld ook sterker.” Op moleculair niveau bleek de hoeveelheid oxidatieve stress vrijwel hetzelfde voor alle plantensoorten: zo’n 75 procent meer dan bij de controlegroep.
Voor haar tweede experiment kweekte Zantis plantjes in een laagje aarde met versnipperde plastic wortelmatten – een materiaal dat in de landbouw ook in de grond terechtkomt. Hier gebruikte ze zowel normaal plastic als biologisch afbreekbaar plastic, in een concentratie die representatief is voor wat in de bodem voorkomt. Biologisch afbreekbaar plastic bleek een grotere negatieve invloed te hebben op de groei en stress van de planten dan het normale plastic, zo’n 15 procent meer. Tenminste, in het experiment dat 21 dagen duurde. In een experiment dat drie maanden liep en plaatsvond in een mini-ecosysteem, bleek het effect juist omgekeerd: normaal plastic had een groter negatief effect op de planten.
„Wat veel mensen niet weten, is dat er aan biologische afbreekbare plastic ook chemicaliën worden toegevoegd”, licht Zantis toe. Die kunnen dan weer het milieu in lekken tijdens de afbraak. Maar die hypothese kon ze nog niet bewijzen. In het kleine ecosysteem, compleet met regenwormen en kunstmatige neerslag, bleef het normale plastic een blijvende stressfactor, ook toen het afbreekbare plastic wellicht al afgebroken was. „Het probleem is dat de afbraaksnelheid van deze biologisch afbreekbare kunststoffen in laboratoria wordt getest. Je hebt dus heel specifieke omstandigheden nodig om dit te laten gebeuren. Die heb je in de echte omgeving vaak niet.” Wanneer het helemaal afgebroken is, is dus lastig te zeggen.
Hóé plastic de groei van planten beperkt, weet Zantis nog niet exact. „Het eerste mogelijke mechanisme is dat plastic de wortels fysiek kan blokkeren, waardoor de planten niet genoeg voedingsstoffen binnenkrijgen. Een ander ding zijn de chemicaliën die door de plant worden opgenomen of vrijkomen zodra de plastics in de plant zitten. Die kunnen de moleculen of de celsignalering verstoren.” Ten slotte zouden nanoplastics die in de plant terechtkomen wellicht cellen fysiek kunnen blokkeren. Zantis vermoedt dat in werkelijkheid een combinatie van deze drie mogelijkheden de groei beperkt.
De jonge promovenda keek vervolgens nog een stap verder: komt het plastic in de planten ook hoger in de voedselketen terecht? Omdat direct op mensen testen „ethische problemen” opleverde, koos ze voor slakken. De segrijnslak of Cantareus aspersus, gekookt ook wel bekend als escargots. Slakken die mensen vervolgens in theorie als derde in de keten zouden kunnen eten. Ze gaf de slakken de sla uit de reageerbuisjes te eten en na drie weken doorzocht ze de spijsverteringsklier, het grootste orgaan van de slak, op plasticsporen. Ook onderzocht Zantis de slakkenontlasting op nanoplastics. Het grootste deel van het plastic bleek te worden uitgescheiden; ze vond niets in de spijsverteringsklier. „Als het plastic ergens ophoopt, zou het daar moeten zijn. Het zou kunnen dat de detectielimiet van onze instrumenten te laag was, of dat er gewoon niets was. Dat weten het niet zeker.” Maar het lijkt er dus op dat het plastic niet via de sla in de slakken terechtkomt.
Wel gebeurde er iets anders interessants: de slakken die de sla-met-plastic aten, groeiden langzamer en werden minder groot dan de controleslakken. Wel 20 procent in drie weken. Dat kan volgens Zantis twee oorzaken hebben: óf chemicaliën van de nanoplastics hadden effect op hun systeem, óf, wat ze ook zag in een van de andere experimenten, de voedingswaarde van de sla was minder.
„De uitkomsten van mijn onderzoek verbaasden me aanvankelijk, totdat ik ze systematisch ging vergelijken met ander onderzoek. Wat bleek: ongeacht het soort experiment zien we een duidelijk en consistent patroon in de reactie van planten op plastic. En wat ik ook alarmerend vind, is dat planten op moleculair niveau steeds stresssignalen afgeven.” Er zijn al zoveel stressoren voor planten, vervolgt Zantis. Droogte, verzilting en andere chemicaliën: „Als de plant al gestrest is door één stressor, wat gebeurt er dan als er nog meer stressoren op de plant komen? Als je het vertaalt naar mensen: als we gestrest zijn en we blijven stress toevoegen, zullen we op een gegeven moment instorten. Daarom moeten we ook nadenken over voedselzekerheid, gewasproductiviteit en bodemgezondheid op de lange termijn.”
Persoonlijk maakt ze zich overigens niet echt zorgen over plastic in haar eten. „Ik heb min of meer geaccepteerd dat nano- en microplastics overal in ons dagelijks leven voorkomen. Ze zitten in de kleding die we dragen, in het voedsel dat we eten en ook in de grond waarop we lopen. De hoeveelheden die we in sla aantreffen zijn nog steeds heel erg klein, dus niet erg zorgwekkend, zou ik zeggen. Er zijn meer directe bronnen waardoor wij mensen plastic binnenkrijgen, zoals het inademen via de lucht.” Het plastic uit de aarde halen waarin eten verbouwd wordt lijkt Zantis ook vrij onmogelijk. Belangrijker is het volgens haar om te kijken naar de bronnen van de plasticdeeltjes en zoveel mogelijk verdere ophoping te voorkomen.
De hoeveelheid onderzoek die er nu gedaan wordt in dit veld stemt de bioloog wel hoopvol. In 2021 vond ze in haar literatuuronderzoek ongeveer tachtig verschillende onderzoeken over planten en plastic. Inmiddels is er twee keer zoveel. „Vooral in Azië wordt er veel onderzoek naar gedaan. Dus dat gaat echt goed.”
Zantis heeft al een postdocpositie bij een universiteit in Duitsland, de Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau in Landau an der Pfalz. Geen plastic of poep dit keer, maar stressfactoren in zoetwaterecosystemen. „Ik heb inmiddels behoorlijk wat onderzoek met individuele soorten gedaan en ik zou graag het grotere plaatje willen zien. Dat is ook veel realistischer in de wereld, waar je een heel ecosysteem hebt met allemaal interacties. En ik wil mezelf uitdagen om weer iets nieuws te doen.”
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
NIEUW: Geef dit artikel cadeauAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.
Source: NRC