AFW 1 Microbiologie in beweging

# Introductie tot microbiologie en de diversiteit van het leven Dit document introduceert de student aan de wereld van micro-organismen, hun fundamentele rol in de ecologie, hun interacties met de mens, en de invloed van recente technologische vooruitgang op de ontdekking en studie ervan. ## 1. Introductie tot microbiologie en de diversiteit van het leven ### 1.1 Het leven: zichtbaar en onzichtbaar De microbiologie begon met de uitvinding van de microscoop in de 17e eeuw, wat de ontdekking van microscopisch leven mogelijk maakte. In eerste instantie werd aangenomen dat dit microscopische leven spontaan kon ontstaan uit levenloze materie. Pas in de 19e eeuw werd het verband gelegd tussen micro-organismen en processen zoals rotting, fermentatie en ziekte. De microbiële wereld toont een diversiteit die vele malen groter is dan die van de macroscopische, zichtbare wereld. ### 1.2 De drie domeinen van het leven Oorspronkelijk werd het leven ingedeeld in twee categorieën: protisten (eencelligen) en monera (bacteriën). De moderne indeling, gebaseerd op moleculaire kenmerken zoals de sequentie van het 16S ribosomaal RNA (rRNA), onderscheidt drie domeinen van leven: * **Archaea:** Eencellige organismen die vaak in extreme omgevingen voorkomen. Ze delen kenmerken met zowel bacteriën als eukaryoten. * **Bacteria:** Een zeer diverse groep eencellige organismen die overal ter wereld voorkomen en een cruciale rol spelen in diverse ecosystemen. * **Eukarya:** Organismen waarvan de cellen een kernmembraan bezitten. Dit domein omvat onder andere planten, dieren, schimmels en protisten. Virussen worden niet opgenomen in deze indeling, maar worden beschouwd als infectieuze agentia die participeren in de evolutie van het leven door hun genetisch materiaal bij te dragen aan de genenpool. De fylogenetische boom van het leven, gebaseerd op nucleïnezuursequenties, toont aan dat planten, dieren en schimmels slechts een beperkt deel van de totale diversiteit vertegenwoordigen. De diversiteit binnen de bacteriën is aanzienlijk groter dan binnen de dieren. Het concept van de "laatste universele gemeenschappelijke voorouder" (LUCA) is complexer geworden door de erkenning van frequente horizontale gentransfer, een proces waarbij genetisch materiaal direct tussen organismen wordt uitgewisseld. Dit speelt een belangrijke rol in de aanpassing en evolutie van micro-organismen, bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van antibioticaresistentie. Het ontstaan van de Eukaryoten wordt verondersteld voort te komen uit een fusie tussen een archaeale voorouder en een bacterie. Kenmerken van eukaryoten die hen onderscheiden van archaea zijn onder andere een complex intern membraansysteem (endosomen) en energiefabriekjes (mitochondriën), die voortkomen uit de bacteriële partner. ### 1.3 Kiemtheorie en pathogeniteit De kiemtheorie, gepopulariseerd door Robert Koch in de late 19e eeuw, stelt dat infectieziekten worden veroorzaakt door micro-organismen. Koch identificeerde specifieke verwekkers voor miltvuur, tuberculose en cholera. > **Tip:** Niet alle bacteriën zijn ziekteverwekkend. De relatie tussen een micro-organisme en ziekte is complex en afhankelijk van factoren zoals de vatbaarheid van het individu en de omstandigheden. Er zijn verschillende categorieën pathogenen: * **Obligate pathogenen:** Veroorzaken altijd ziekte, ongeacht de conditie van de gastheer. * **Conditionele pathogenen:** Veroorzaken ziekte alleen onder specifieke omstandigheden, bijvoorbeeld wanneer de gastheer verzwakt is of wanneer de normale flora is verstoord. Voorbeelden hiervan zijn *E. coli* bij blaasontsteking of opportunistische infecties door *Pneumocystis jeroveci*. * **Commensalen:** Leven in symbiose met de gastheer zonder ziekte te veroorzaken, en kunnen zelfs voordelen bieden. Pathogenen kunnen verspreid zijn over de gehele levensboom, inclusief archaea, bacteriën, eukaryoten en virussen. Er is nog geen eenduidige verklaring waarom er (nog) geen pathogenen bij Archaea zijn gevonden. De evolutie van pathogenen is snel, mede door hun hoge reproductiesnelheid. Dit kan leiden tot de snelle ontwikkeling van resistentie tegen bijvoorbeeld antibiotica. ### 1.4 Interacties tussen soorten in een niche Micro-organismen leven niet geïsoleerd, maar in complexe gemeenschappen binnen specifieke niches. De mens is zelf een ecosysteem voor talloze micro-organismen, die samen het microbioom vormen. * **Fysiologisch steriele gebieden:** Zoals bloed, hersenen, lever en de diepere delen van de luchtwegen en urinewegen, bevatten normaal gesproken geen micro-organismen. * **Fysiologisch niet-steriele gebieden:** Zoals de huid en het spijsverteringskanaal, herbergen een rijke en diverse microbiële gemeenschap. De darm alleen bevat naar schatting $10^{14}$ bacteriën, naast archaea, virussen, gisten en protozoa. Het gecombineerde genoom van deze micro-organismen in de darm, het metagenoom, bevat aanzienlijk meer genen dan het menselijk genoom en draagt bij aan essentiële metabole processen, zoals de afbraak van onverteerbare polysacchariden en de productie van vitaminen. > **Tip:** Het microbioom is dynamisch en kan worden beïnvloed door factoren zoals voeding, levensstijl en antibioticagebruik. Verstoring van het microbioom kan leiden tot gezondheidsproblemen. Virussen, met name bacteriofagen, spelen een belangrijke rol in de darm en kunnen bijdragen aan horizontale gentransfer en de evolutie van bacteriën. Kiemvrije dieren (germ-free animals) vertonen significante verschillen ten opzichte van dieren met een normaal microbioom, waaronder een verzwakt immuunsysteem, verminderde voedingsopname en aangepaste darmfysiologie. ### 1.5 Infectieziekten: impact op de mens en zijn genoom Infectieziekten waren historisch gezien een belangrijke doodsoorzaak, zeker na de opkomst van de landbouw en de vorming van dichtere populaties. Tegenwoordig, in Westerse landen, zijn infectieziekten minder dominant geworden, met hart- en vaatziekten en kanker als belangrijkste doodsoorzaken. Echter, de toename van bevolkingsdichtheid en wereldwijde mobiliteit blijft een risico vormen voor de verspreiding van nieuwe en terugkerende pathogenen. > **Tip:** De menselijke populatie evolueert continu onder druk van pathogenen. Dit leidt tot selectie van genetische varianten die beter bestand zijn tegen specifieke ziekteverwekkers. HLA-eiwitten, centraal in het immuunsysteem, tonen grote polymorfie, wat wijst op aanpassing aan diverse pathogenen. De verspreiding van de mens vanuit Afrika heeft geleid tot genetische divergentie en aanpassing aan lokale pathogenen. Bij hernieuwd contact tussen populaties, zoals na de ontdekking van Amerika, konden ziekten die in Eurazië waren geëvolueerd grote sterfte veroorzaken bij inheemse populaties die er geen immuniteit voor hadden ontwikkeld. ### 1.6 Oude, nieuwe en terugkerende pathogenen De mensheid evolueert samen met zijn pathogenen, een proces dat vaak wordt beschreven met de metafoor van "de race van de Rode Koningin": om in stand te blijven, moet zowel de gastheer als het pathogeen voortdurend evolueren. * **Oude pathogenen:** Sommige pathogenen, zoals herpesvirussen, hebben een lange co-evolutie met de mens doorgemaakt en vertonen vaak een lagere mortaliteit. * **Nieuwe pathogenen:** De opkomst van landbouw en domesticatie van dieren heeft geleid tot de sprong van pathogenen van dieren naar mensen (zoönosen), wat resulteerde in mens-specifieke ziekteverwekkers. Nieuwe pathogenen kunnen ook ontstaan door mutaties, recombinatie of de introductie van pathogenen uit nieuwe omgevingen. Voorbeelden hiervan zijn Legionella, AIDS, ziekte van Lyme, en nieuwe influenzastammen. * **Terugkerende pathogenen:** Ziekten als tuberculose en bof kunnen opnieuw opduiken, vaak als gevolg van veranderingen in de gastheer (bijvoorbeeld immuunsuppressie) of verhoogde bevolkingsdichtheid. De strijd tegen pathogenen is een continu proces. Een overmatige immuunrespons kan leiden tot auto-immuunziekten of zelfs fataal zijn door een "cytokine storm". Tegelijkertijd kan een immuunsysteem dat optimaal is aangepast aan het ene pathogeen, juist minder effectief zijn tegen andere. De balans van de immuunrespons is dus cruciaal. --- # Interacties tussen micro-organismen en hun omgeving, inclusief pathogenen Dit onderwerp onderzoekt de complexe interacties tussen micro-organismen en hun leefomgeving, waarbij de rol van commensalen, pathogenen en de dynamische veranderingen in deze relaties centraal staan. ### 2.1 De wereld van micro-organismen Microbiologie, de studie van micro-organismen, begon met de uitvinding van de microscoop in de 17e eeuw. Aanvankelijk werd gedacht dat leven spontaan kon ontstaan (generatio spontanea), maar later werd het bestaan van micro-organismen gekoppeld aan processen zoals fermentatie en ziekte. De ontdekking van de diversiteit van micro-organismen, die vele malen groter is dan die van zichtbare organismen, werd bevorderd door de ontwikkeling van moleculaire technieken zoals massief parallel sequencen (NGS). Dit heeft geleid tot het model van de drie domeinen van het leven: Archaea, Bacteria en Eukarya. Virussen, hoewel geen levende cellen, worden beschouwd als actieve deelnemers aan de evolutie van het leven en maken deel uit van de genenpool. #### 2.1.1 De drie domeinen van het leven * **Archaea en Bacteria:** Dit zijn prokaryoten, wat betekent dat hun cellen geen celkern hebben. Ze zijn ondergebracht in twee aparte domeinen. * **Eukarya:** Deze organismen hebben een celkern en omvatten onder andere planten, dieren en schimmels. De eukaryoten zijn waarschijnlijk ontstaan uit een fusie tussen een archaeon en een bacterie. Mitochondriën, energieproducerende organellen, zijn afkomstig van de bacteriële partner. De diversiteit binnen de bacteriën is aanzienlijk groter dan binnen de dieren. Frequent horizontale gentransfer (het overdragen van genetisch materiaal tussen organismen die niet direct verwant zijn) draagt bij aan deze diversiteit, zoals te zien is bij de verspreiding van antibioticaresistentie. #### 2.1.2 Virussen en hun aanpassingsvermogen Virussen zijn infectieuze agentia die afhankelijk zijn van gastheercellen om zich voort te planten. Ze kunnen zeer snel evolueren en zich aanpassen aan hun omgeving, een proces dat wordt versneld door hun hoge voortplantingssnelheid. Tegenwoordig kunnen virussen gedetecteerd worden via antigeendetectie of genoomdetectie met technieken als PCR en NGS. Een aanzienlijk deel van het menselijk genoom bestaat uit ingebouwd viraal materiaal (endogene retrovirussen). Het grootste deel van de bestaande virussen is nog niet in kaart gebracht. ### 2.2 De kiemtheorie van Koch De kiemtheorie stelt dat infectieziekten worden veroorzaakt door micro-organismen. Robert Koch identificeerde in de late 19e eeuw de specifieke verwekkers van miltvuur, tuberculose en cholera. #### 2.2.1 Postulaten van Koch en hun beperkingen De postulaten van Koch beschrijven criteria om een ziekteverwekker te identificeren: 1. Het micro-organisme moet aanwezig zijn in alle gevallen van de ziekte en afwezig bij gezonde personen. 2. Het micro-organisme moet geïsoleerd kunnen worden en in cultuur groeien. 3. De gekweekte micro-organisme moet bij inoculatie bij een gezonde gastheer dezelfde ziekte veroorzaken. 4. Het micro-organisme moet opnieuw geïsoleerd kunnen worden uit de geïnfecteerde gastheer. Het is echter niet altijd waar dat alle bacteriën ziekte kunnen veroorzaken, of dat contact met een ziekteverwekker altijd tot ziekte leidt. #### 2.2.2 Conditionele en opportunistische pathogenen * **Conditionele pathogenen:** Deze micro-organismen kunnen ziekte veroorzaken, maar dit hangt af van de vatbaarheid van de gastheer (bijvoorbeeld door een wondje of immuunsupressie). Een voorbeeld is *E. coli* die een blaasontsteking kan veroorzaken. * **Opportunistische infecties:** Hierbij veroorzaken micro-organismen ziekte bij personen met een verlaagde immuniteit. Een voorbeeld is pneumonie veroorzaakt door *Pneumocystis jiroveci*. * **Dysbacteriose:** Dit is een onevenwicht in de lokale flora, waarbij de symptomen niet toe te schrijven zijn aan de overgroei van één specifieke kiem. Pathogenen zijn te vinden verspreid over de "levensboom" (Archaea, Bacteria, Eukarya, en virussen). Er zijn tot op heden geen pathogenen bekend bij Archaea. ### 2.3 Interacties tussen soorten in een niche Micro-organismen leven in specifieke niches, zowel in de omgeving als in en op het menselijk lichaam. Deze interacties zijn dynamisch en worden beïnvloed door factoren zoals voeding, levensstijl en hygiëne. #### 2.3.1 Fysiologisch steriele en niet-steriele lichaamsdelen Sommige lichaamsdelen zijn fysiologisch steriel (zoals bloed en de hersenen), terwijl andere een rijke microbiota herbergen (zoals de huid en de darmen). De darmflora, bestaande uit bacteriën, archaea, virussen en protozoa, fungeert als een "metabool orgaan" dat aanvullend is op de menselijke metabole activiteit. #### 2.3.2 Het belang van de microbiota De mens leeft in symbiose met zijn micro-organismen, vergelijkbaar met lichen die bestaan uit algen en schimmels. De darmmicrobiota speelt een cruciale rol in de spijsvertering, de productie van vitamines en de bescherming tegen pathogenen. Veranderingen in de samenstelling van het microbioom, bijvoorbeeld door antibioticagebruik, kunnen leiden tot ziekte, zoals ernstige diarree. Kiemvrije dieren, die zonder micro-organismen opgroeien, vertonen onderontwikkelde immuunsystemen en spijsverteringssystemen. Het menselijk viroom, de verzameling virussen in het lichaam, omvat zowel ziekteverwekkende als niet-pathogene virussen, waaronder bacteriofagen die bacteriën kunnen doden of genetisch modificeren. #### 2.3.3 Evolutie van infectieziekten Vóór 1900 waren infectieziekten de belangrijkste doodsoorzaak. Door bevolkingstoename en verstedelijking ontstonden epidemieën. Tegenwoordig spelen ook multiresistente organismen in ziekenhuizen een rol. #### 2.3.4 Genetische aanpassing van de mens In de afgelopen 10.000 tot 15.000 jaar heeft de mens zich aangepast aan een dichtbevolkte samenleving en de bijbehorende infectieziekten. Dit is een relatief korte periode voor evolutionaire aanpassing. De diversiteit in HLA-allelfrequenties tussen bevolkingsgroepen weerspiegelt de verschillende pathogenen waaraan zij historisch zijn blootgesteld. #### 2.3.5 De "Red Queen's Race" Pathogenen evolueren voortdurend om immuunevasie te bewerkstelligen, een fenomeen dat wordt beschreven als de "Red Queen's Race" (men moet blijven rennen om op dezelfde plaats te blijven). Dit verklaart waarom het immuunsysteem niet te krachtig kan zijn om alle pathogenen te bestrijden, aangezien een te hevige respons kan leiden tot auto-immuniteit of "cytokine storms". ### 2.4 Oude, nieuwe en terugkerende pathogenen Grote epidemieën uit het verleden, zoals die veroorzaakt door *Yersinia pestis*, *Vibrio cholerae*, pokken en influenza, waren vaak een direct gevolg van de bevolkingsexplosie. #### 2.4.1 Oorsprong van pathogenen * **Pathogenen van niet-levende dragers:** Zoals *Clostridia* en *Pseudomonas*. * **Pathogenen van levende dragers:** * **"Altijd" aanwezige pathogenen:** Zoals herpesvirussen, die een lange co-evolutie met de mens hebben gekend en daardoor vaak een lage mortaliteit hebben. * **Pathogenen van de laatste 12.000 jaar:** Deze zijn waarschijnlijk ontstaan na de opkomst van landbouw en domesticatie van dieren, en omvatten ziekten zoals pokken en mazelen. * **Pathogenen van de laatste 100 jaar:** Dit zijn recent opgedoken ziekteverwekkers zoals *Legionella*, AIDS, de ziekte van Lyme, nieuwe stammen van *E. coli*, en virussen zoals SARS, MERS, Ebola en Zika. Deze recente pathogenen zijn niet altijd in evenwicht met de gastheerpopulatie en kunnen een hoge mortaliteit veroorzaken. #### 2.4.2 Terugkerende pathogenen Sommige ziekteverwekkers, zoals *Mycobacterium tuberculosis* en bofvirussen, komen opnieuw voor, vaak als gevolg van factoren zoals immuunsupressieve therapie, AIDS, of dichtbevolkte populaties. ### 2.5 Factoren die interacties beïnvloeden De interacties tussen micro-organismen en hun omgeving worden constant veranderd door: * **Antibioticaresistentie:** Het wijdverbreide gebruik van antibiotica selecteert voor resistente bacteriën, wat leidt tot de opkomst van multiresistente stammen. * **Menselijke mobiliteit:** Mondiale reizen verspreiden pathogenen sneller dan ooit tevoren. * **Milieuveranderingen:** Veranderingen in klimaat, landgebruik en ecologie kunnen de distributie en prevalentie van micro-organismen beïnvloeden. Deze dynamische interacties maken het begrijpen van infectieziekten complex en vereisen continue monitoring en aanpassing van onze strategieën voor ziektebestrijding. --- # Infectieziekten, evolutie en menselijke aanpassing Infectieziekten hebben een diepgaande impact gehad op de evolutie van de mens en zijn genoom, waarbij zowel de pathogenen als menselijke populaties zich voortdurend aanpassen door middel van genetische selectie, wat resulteert in een dynamisch samenspel tussen gastheer en ziekteverwekker. ### 3.1 De impact van infectieziekten op de mens en zijn genoom Infectieziekten hebben de menselijke mortaliteit gedurende millennia sterk beïnvloed, vooral tijdens de reproductieve leeftijd, wat resulteerde in een aanzienlijke selectiedruk over de laatste 10.000 tot 15.000 jaar. Hoewel dit evolutionair gezien een korte periode is, heeft dit geleid tot genetische aanpassingen binnen menselijke populaties. #### 3.1.1 Genetische aanpassing en selectie De menselijke overlevingscurven verschillen aanzienlijk in de tijd en per locatie. Voordat de moderne geneeskunde opkwam, was kindersterfte hoog en bleef de dreiging van infectieziekten gedurende het hele leven aanzienlijk, waardoor slechts een beperkt aantal mensen een hoge leeftijd bereikte. In de 20e en 21e eeuw is de kindersterfte in Westerse landen sterk gedaald, waardoor de meerderheid van de bevolking de leeftijd van 70 jaar bereikt. Deze verschuiving in overlevingspatronen is grotendeels toe te schrijven aan de verminderde mortaliteit door infectieziekten. > **Tip:** Begrijp dat de veranderende omstandigheden, zoals de bevolkingsgroei en de opkomst van landbouw, de aard en het belang van infectieziekten hebben veranderd, wat leidde tot specifieke evolutionaire druk op de mens. Een cruciaal aspect van de immuunrespons zijn de HLA-eiwitten. Deze eiwitten presenteren pathogenen aan het immuunsysteem, en hun genetische diversiteit (polymorfisme) is essentieel voor het herkennen van een breed scala aan ziekteverwekkers. De allelfrequentie van HLA-genen varieert tussen verschillende bevolkingsgroepen, wat een gevolg is van de uiteenlopende pathogenen waaraan deze populaties historisch zijn blootgesteld. Bij Europeanen komt bijvoorbeeld het allel HLA-A2 veel voor, wat bescherming biedt tegen influenza. #### 3.1.2 Co-evolutie met pathogenen De mens is geëvolueerd in nauwe interactie met pathogenen. Virussen die "van altijd" zijn, zoals herpesvirussen, vertonen een lange co-evolutie met de mens, wat resulteert in een lage mortaliteit en persistente infectie. Deze langdurige interacties leiden vaak tot een evolutie richting symbiose. #### 3.1.3 De rol van migratie en globalisering De migratie van de mens vanuit Afrika over de wereld, met name de verspreiding naar Amerika, heeft geleid tot de isolatie van populaties en hun eigen evolutionaire trajecten. Bij hernieuwd contact, zoals na de ontdekking van Amerika, stierven grote delen van de inheemse bevolking aan ziekten die oorspronkelijk uit Eurazië kwamen (pokken, mazelen, influenza), waartegen Euraziaten een zekere weerstand hadden ontwikkeld. Omgekeerd wordt gesuggereerd dat syfilis van de Amerikaanse indianen naar Europa is overgebracht. #### 3.1.4 Huidige bedreigingen en aanpassingen Moderne bedreigingen omvatten nieuwe pathogenen zoals HIV, die een zeer hoge mortaliteit kunnen veroorzaken. Terugkerende pathogenen zoals tuberculose winnen aan belang door factoren als immuunsuppressieve therapie en HIV. De snelle evolutie van pathogenen, mede door antibioticaresistentie en een hoge voortplantingssnelheid, vormt een constante uitdaging. De menselijke populatie, ondanks aanpassingen, is mogelijk nog niet optimaal aangepast aan de huidige dichte samenlevingen en de dynamiek van nieuwe ziekteverwekkers. ### 3.2 Evolutie van pathogenen Pathogenen evolueren voortdurend, gedreven door selectiedruk vanuit de gastheer en hun eigen hoge reproductiesnelheid. #### 3.2.1 Snelheid van evolutie Bacteriën, zoals E. coli, kunnen binnen elf dagen volledige resistentie ontwikkelen onder invloed van antibiotica. Ook virussen, zoals HIV, kunnen binnen een patiënt een aanzienlijke diversiteit genereren. Dit benadrukt de snelle adaptieve capaciteit van microbiële levensvormen. #### 3.2.2 Bronnen van pathogenen Pathogenen kunnen afkomstig zijn van niet-levende dragers (bodem, water) zoals Clostridia en Pseudomonas, of van levende dragers, met name de mens zelf. Pathogenen die al lange tijd met de mens co-evolueren, hebben vaak een lagere virulentie. Pathogenen die recenter de mens zijn gaan infecteren, met name die overgedragen zijn van gedomesticeerde dieren, kunnen een hogere mortaliteit veroorzaken. > **Voorbeeld:** De sprong van pathogenen van gedomesticeerde dieren naar de mens, met het ontstaan van landbouw zo'n 12.000 jaar geleden, is waarschijnlijk de oorsprong van ziekten zoals pokken, mazelen en influenza, die mens-specifiek zijn geworden. #### 3.2.3 Nieuwe en opkomende pathogenen De opkomst van nieuwe pathogenen zoals SARS, MERS, Ebola en Zika, naast terugkerende ziekten als Tuberculose, toont aan dat de dreiging van infectieziekten constant aanwezig is. Deze recente pathogenen zijn niet altijd in evenwicht met de gastheerpopulatie en kunnen potentieel verwoestende effecten hebben. #### 3.2.4 De "Red Queen's Race" Pathogenen ontwikkelen voortdurend immuunevasie mechanismen ("virulentiefactoren") om detectie en eliminatie door het immuunsysteem te ontwijken. Dit staat bekend als de "Red Queen's Race" – een constante evolutionaire strijd waarbij beide partijen (gastheer en pathogeen) voortdurend moeten evolueren om te overleven. ### 3.3 Menselijke aanpassing aan pathogenen Menselijke populaties hebben zich door middel van genetische selectie aangepast aan de constante dreiging van infectieziekten. #### 3.3.1 Genetische weerstand Selectieve druk van pathogenen heeft geleid tot genetische varianten die een betere weerstand bieden tegen specifieke ziekteverwekkers. Dit is zichtbaar in de variërende frequenties van bijvoorbeeld HLA-allelen tussen populaties. #### 3.3.2 Nadelen van overmatige immuunrespons Hoewel een krachtig immuunsysteem wenselijk is, kan een te heftige immuunrespons schadelijk zijn. Dit kan leiden tot auto-immuunziekten, waarbij het immuunsysteem het eigen lichaam aanvalt, of tot "cytokine storms", een overmatige inflammatoire reactie die fataal kan zijn. De menselijke immuunrespons is een complex evenwicht, waarbij verdediging tegen het ene pathogeen soms ten koste kan gaan van de verdediging tegen andere. #### 3.3.3 De rol van het microbioom Het menselijk lichaam wordt bewoond door een divers microbioom, bestaande uit bacteriën, archaea, virussen en gisten. Dit microbioom, met name in de darm, speelt een cruciale rol in de spijsvertering, de productie van vitaminen en de ontwikkeling van het immuunsysteem. Een verstoord microbioom (dysbacteriose) kan leiden tot gezondheidsproblemen en een verhoogde vatbaarheid voor infecties. Bacteriofagen, virussen die bacteriën infecteren, spelen ook een rol in de regulatie van bacteriële populaties en kunnen bijdragen aan horizontale gentransfer, wat genetische informatie tussen micro-organismen verspreidt. > **Voorbeeld:** Germ-free dieren (kiemvrije dieren) vertonen een onderontwikkeld immuunsysteem, spijsverteringsproblemen en verminderde metabole efficiëntie, wat het belang van een functioneel microbioom onderstreept. #### 3.3.4 Virussen in het menselijk genoom Een significant deel van het menselijk genoom (ongeveer 8%) bestaat uit ingebouwd viraal materiaal, voornamelijk endogene retrovirussen. Dit suggereert een diepgaande en langdurige interactie tussen virussen en de menselijke evolutie, waarbij dit materiaal mogelijk een rol heeft gespeeld in de ontwikkeling van bepaalde menselijke eigenschappen. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Microbiologie | De wetenschap die zich bezighoudt met de studie van micro-organismen, hun biologie, ecologie, genetica en interacties met andere levende wezens en hun omgeving. | | Drie domeinen van het leven | Een classificatiesysteem dat al het leven op aarde verdeelt in drie groepen: Archaea, Bacteria en Eukarya, gebaseerd op fundamentele verschillen in hun celstructuur en genetische samenstelling. | | Kiemtheorie van Koch | Een set criteria die is ontwikkeld om te bepalen of een specifiek micro-organisme verantwoordelijk is voor een bepaalde ziekte. | | Niche | De specifieke leefomgeving van een organisme binnen een ecosysteem, inclusief de fysische omstandigheden en de interacties met andere soorten. | | Pathogeen | Een micro-organisme (zoals een bacterie, virus, schimmel of parasiet) dat in staat is ziekte te veroorzaken bij zijn gastheer. | | Commensaal | Een micro-organisme dat samenleeft met een gastheer zonder deze te schaden, en mogelijk voordeel ondervindt van de relatie. | | Symbiont | Een organisme dat in symbiose leeft met een ander organisme, wat kan resulteren in wederzijds voordeel (mutualisme), éénrichtingsvoordeel (commensalisme), of parasitisme. | | Antibioticaresistentie | Het vermogen van bacteriën om de effecten van antibiotica te weerstaan, wat een groeiend probleem vormt in de volksgezondheid. | | Eukaryoot | Een organisme waarvan de cellen een celkern en andere membraangebonden organellen bevatten. Voorbeelden zijn dieren, planten, schimmels en protisten. | | Prokaryoot | Een organisme waarvan de cellen geen celkern of andere membraangebonden organellen hebben. Bacteriën en Archaea zijn prokaryoten. | | 16S rRNA | Een klein ribosomaal RNA-molecuul dat wordt gebruikt voor taxonomische en fylogenetische analyse van bacteriën en Archaea vanwege zijn universele aanwezigheid en relatieve evolutieve conservatisme. | | Fylogenetische boom | Een diagram dat de evolutionaire relaties tussen verschillende soorten of groepen organismen weergeeft, gebaseerd op genetische of morfologische gegevens. | | LUCA (Last Universal Common Ancestor) | De hypothetische laatste gemeenschappelijke voorouder van al het leven op aarde. | | Horizontale gentransfer (HGT) | Het proces waarbij genetisch materiaal wordt overgedragen tussen organismen die niet via seksuele voortplanting aan elkaar verwant zijn, wat een belangrijke rol speelt in de evolutie van bacteriën en Archaea. | | Pangenoom | De volledige verzameling genen van alle stammen binnen een soort. | | Viroom | De collectieve verzameling van alle virussen die voorkomen in een bepaalde omgeving of gastheer, vergelijkbaar met het microbioom voor bacteriën. | | Opportunistische infectie | Een infectie veroorzaakt door micro-organismen die normaal gesproken niet ziekteverwekkend zijn bij gezonde individuen, maar wel kunnen optreden wanneer het immuunsysteem van de gastheer verzwakt is. | | Dysbacteriose | Een onevenwichtige samenstelling van de microbiële gemeenschap in een gastheer, wat kan leiden tot gezondheidsproblemen. | | Humaan genoom | De volledige set van genetische instructies die nodig zijn om een mens te produceren, bestaande uit DNA. | | Metagenoom | Het verzamelde genetisch materiaal van een gemeenschap van micro-organismen, afkomstig uit een specifieke omgeving zoals de menselijke darm. | | Bacteriofaag | Een virus dat specifiek bacteriën infecteert. | | Cytokine storm | Een overmatige en schadelijke immuunreactie die wordt gekenmerkt door een snelle en ongecontroleerde afgifte van pro-inflammatoire cytokines, wat kan leiden tot orgaanfalen en overlijden. | | Immuunevasie | Mechanismen die pathogenen gebruiken om detectie en eliminatie door het immuunsysteem van de gastheer te ontwijken. | | HLA-eiwitten (Human Leukocyte Antigen) | Moleculen op het oppervlak van cellen die betrokken zijn bij de presentatie van antigenen aan T-cellen, cruciaal voor de immuunrespons. |