Ervaring in de klas
Dit is de ervaring van drie 6-vwoklassen van het Stedelijk Gymnasium in Leiden. Zij gingen als een van de eerste klassen op zoek naar antibiotica-producerende actinomyceten uit zelf meegebrachte grondmonsters.
Les 1: Micro-organismen uit de grond
Tijdens de vakantie hebben enthousiaste leerlingen grond verzameld van uiteenlopende plaatsen. Grondmonsters uit uit Polen, IJsland, Indonesië en Tanzania liggen op tafel. Dichter bij huis zijn er gelukkig ook genoeg actinomyceten te vinden, dus ook monsters van de Veluwe en vers uit de schooltuin willen de leerlingen testen.
De eerste les begint met een inleidende presentatie. Veel leerlingen hebben wel eens een antibioticakuur gehad. Rumoer ontstaat wanneer blijkt dat zij zonder antibiotica (zoals 100 jaar geleden) zeer ziek zouden zijn geworden en mogelijk niet meer zouden leven. Ze bespreken de ontdekking van antibiotica en de huidige problemen met antibioticaresistentie. Dit benadrukt het belang van onderzoek naar nieuwe antibiotica. Met het practicum kunnen de leerlingen zelf meer leren over microbiologie, waarbij ze bovendien meehelpen aan ‘echt’ onderzoek naar antibiotica.
Het praktisch werk bestaat uit het maken van een verdunningsreeks van de grondmonsters. De leerlingen platen een 100x en 1000x verdunning uit op een petrischaal met agar medium. De verdunningsreeksen worden zeer netjes en voorzichtig gemaakt. Wel moeten de leerlingen wennen aan werken met steriele spatels en platen, waardoor ze deze op niet-steriele oppervlakken leggen en platen lang open blijven staan. Gelukkig is dat op dit punt in het practicum nog niet heel belangrijk. De leerlingen en leerkrachten zijn zeer enthousiast over het practicum. Er is zelfs een leerlinge die een extra les langskomt om haar vergeten grondmonster van Shakespeares huis alsnog te onderzoeken!
Les 2: Het selecteren van actinomyceten
Na een week van groei is het tijd om de platen met micro-organismen te bekijken. Uit alle grondsamples zijn bacteriën en schimmels gegroeid. Het herkennen van de actinomyceten gebeurt aan de hand van een aantal specifieke kenmerken, waaronder het gevormde luchtmycelium. De gram-positieve actinomyceten moeten hierbij niet verward worden met de veel grotere en nog pluizigere schimmels of met de slijmerige gram-negatieve bacteriën. Gebruik van de speciale stereomicroscopen van Zeiss geeft meer duidelijkheid bij zeer kleine kolonies. Dit levert bovendien hele mooie foto’s op van allerlei micro-organismen. Op sommige actinomyceten zien leerlingen al druppels met mogelijke antibiotica!
Met veel interesse – en hier en daar wat afschuw vanwege de vies uitziende platen – selecteert elk groepje leerlingen vier verschillende kolonies. Die mogen verder groeien twee verschillende platen om ze te testen op de productie van antibiotica. De meeste groepjes kunnen voldoende actinomycetenkolonies ontdekken. Enkele platen bevatten vooral (bijzonder mooie) schimmels of juist bijna geen micro-organismen. De Shakespeare-plaat ziet er bijzonder goed uit met meerdere actinomyceten, die niet worden overwoekerd door andere organismen. De leerlingen worden beter in steriel werken, waardoor er volgende week hopelijk ‘schone’ (rein)culturen van de bacteriën zijn.
Les 3: Het toevoegen van testbacteriën
Deze derde les moet blijken of de leerlingen echt actinomyceten hebben geselecteert. Sommige groepjes hebben per ongeluk een schimmel meegenomen, maar gelukkig zijn er vooral actinomyceten gegroeid. Onder andere kolonies met witte, bruine en rode kleur zijn gevonden. Nu moet echter blijken of deze kleurrijke stoffen en de uitgescheiden druppeltjes ook echt antibiotica bevatten.
De docenten leggen uit hoe we de antibioticaproductie gaan testen. Dit doen we door gebruik te maken van de ongevaarlijke bacterie Micrococcus luteus. De TOA heeft deze bacterie al opgegroeid, wat duidelijk te zien is aan vertroebeling van de vloeistof waarin de bacterie leeft. De leerlingen mogen zelf een laagje met Micrococcus luteus over de gevonden actinomyceten gieten. Deze Micrococcus zal gaan groeien, maar alleen op plaatsen zonder antibiotica. Hoe groter de plek zonder Micrococcus, hoe meer antibiotica de actinomyceet heeft gemaakt. De cirkels die dan te zien zijn, noemen we halo’s, of ‘sterftecirkels’. Nu maar hopen dat we volgende week veel grote cirkels zien!
Les 4: De analyse van antibioticumproductie
Deze vierde les is alweer de laatste van het practicum Antibiotica Gezocht! Deze les zien de leerlingen de resultaten aan de hand van de groei van deze testbacterie Micrococcus. Ze kijken hierbij naar welke actinomyceten halo’s produceren en hoe groot deze zijn.
De meeste groepjes ontdekken ten minste één antibioticum-producerende actinomyceet. Er is veel variatie in de sterkte en hoeveelheid van de geproduceerde antibiotica. Sommige halo’s hebben een straal van wel drie centimeter, terwijl andere net te zien zijn. Ook valt het op dat er verschillen zijn tussen bacterieremmende en bacteriedodende antibiotica. Opvallend is dat op sommige platen, naast de testbacterie, ook bacteriën zijn gedood die per ongeluk op die platen terecht zijn gekomen. Ook een aantal schimmels produceren hele mooie halo’s. De actinomyceten die antibiotica produceren nemen we mee naar de universiteit voor verder onderzoek. Mogelijk gaan leerlingen van het Stedelijk Gymnasium een profielwerkstuk schrijven over dit onderwerp. Met verder onderzoek zal dan kunnen blijken of tussen deze antibiotica een nieuwe gevonden is!