De tomatenplant als inspiratiebron

Net als bijna elk ander levend wezen doet een plant er alles aan om zo lang mogelijk in leven te blijven. In de strijd om te overleven hebben planten allemaal tactieken om vijanden te weren. Sommige planten produceren bitter fruit en andere scheiden stinkende oliën uit, allemaal om bijvoorbeeld hongerige insecten op afstand te houden. De wilde tomaat heeft een ander geheim wapen: haartjes op zijn stam die functioneren als een lijmval voor vliegen en insecten die zich tegoed willen doen aan de voedzame blaadjes. Dit wapen is een soort natuurlijke pesticide, dat een bron van inspiratie bleek voor RUG-promovenda Abinaya Arunachalam.

Arunachalam onderzoekt het verfijnde verdedigingsmechanisme van wilde tomaten, om zo een insectenwerende lijm te maken. Zij maakt deel uit van de onderzoeksgroep van Marleen Kamperman, die veel onderzoek doet dat is geïnspireerd op de natuur. Het doel van Arunachalams onderzoek is om een alternatief voor pesticiden te ontwikkelen dat is te gebruiken bij de bloementeelt en voedselproductie.

Supermarktbonen
Dat pesticiden heel slecht zijn, daar had Arunachalam nog niet echt bij stil gestaan voordat ze begon aan haar promotieonderzoek. Het besef kwam pas toen tijdens een experiment om haar alternatief voor pesticiden alternatief te testen ineens alle insecten die ze gebruikte dood gingen. ‘Mij was heel duidelijk verteld dat ik de supermarktbonen niet alleen moest wassen, maar ook echt goed moest schrobben, omdat ze pesticiden bevatten’, vertelt Arunachalam. ‘Op een dag was ik dit vergeten te doen. Ik gaf de boontjes aan de insecten en binnen enkele uren waren ze allemaal dood. Op dat moment realiseerde ik mij ook dat ik mijn bonen thuis nooit op deze manier zou wassen. Nu was ik mijn eten altijd heel erg goed.’

Dat was dus extra motivatie om een veilig alternatief voor pesticiden te ontwikkelen. En hoe kun je beter een middel maken dat veilig is voor de natuur, dan door de natuur te gebruiken als inspiratie? Die inspiratie vond Arunachalam bij de wilde tomaat. Deze plant heeft haartjes op de stam en bladeren zitten, genaamd ‘trichomes’, die ervoor zorgen dat insecten blijven plakken. ‘Tomaten hebben een heel cool mechanisme’, legt Arunachalam uit. ‘Ze hebben een bepaalde structuur op de trichomes zitten, en wanneer een insect erop loopt, breekt die. Als dat gebeurt, komen verschillende componenten bij elkaar, wordt de structuur plakkerig en hardt daarna uit.’

De insectenlijm die Arunachalam ontwikkelt is gebaseerd op deze structuur aan de buitenkant van de trichomes. Haar lijmspray moet schadelijke insecten vasthouden en moet gemakkelijk van de planten af te spoelen zijn, zodat het ook veilig is voor gebruik op voedsel. Het eerste doel is om de lijm geschikt te maken voor chrysanten, een sierplant, en daarna voor toepassing in de voedselproductie.

Een machine om plakkerigheid te meten
Bijna elke dag zit Arunachalam opgesloten in haar kleine labruimte van amper vijf vierkante meter om te testen of de lijm al goed werkt. ‘Hier vind je mij dan de hele dag,’ geeft Arunachalam aan. Ze heeft een apparaat dat met een kleine metalen punt de lijm aanraakt en zich dan weer terugtrekt, zodat het kan meten op welke afstand de lijm loslaat. Deze metalen punt stelt een insectenpoot voor die op de kleverige laag van een plant stapt. Hoewel de punt nu wat aan de grote kant is, werkt Arunachalam eraan om het nog meer te laten lijken op een echte insectenpoot.

De machine heeft ze speciaal voor dit onderzoek ontworpen, samen met de Universiteit van Wageningen. Het testen met echte planten en insecten en het testen van de veiligheid gebeurt op andere universiteiten verspreid door het land. Arunachalam concentreert zich in Groningen op het biochemische aspect.

Natuur als inspiratie
Marleen Kamperman en haar onderzoeksgroep staan erom bekend dat ze inspiratie uit de natuur halen. Voor Arunachalam, met haar achtergrond in chemische technologie (Chemical Engineering), leek dit dé kans om iets toe doen wat ze altijd al had gewild: werken met planten en dieren. Het is een interdisciplinair onderzoek dus Kamperman staat erg open voor mensen met verschillende achtergronden. Het bleek uiteindelijk een goede match te zijn en zo kwam Arunachalam bij het lab van Kamperman terecht.

De natuur heeft over miljoenen jaren van evolutie oplossingen gevonden voor allerlei uitdagingen die een eindeloze bron van inspiratie vormen. Arunachalam was eerst niet zo’n plantenmens, sterker nog, ze zegt dat haar planten het nooit lang overleven. Groene vingers heeft ze dus niet, maar ze erkent nu wel dat planten intrigerend zijn. ‘Door dit project ben ik veel gaan lezen en eerlijk gezegd, de natuur is super fascinerend! Maar het is niet gemakkelijk om hieruit elementen na te bootsen. De natuur heeft allemaal ingewikkelde processen, dat had ik onderschat’, vertelt Arunachalam.

Het eindproduct
Maar hoe lang duurt het nog voordat haar lijmspray op de markt verschijnt? ‘Eerlijk gezegd denk ik dat het nog wel enkele jaren zal duren,’ antwoordt Arunachalam. ‘Vooral als het gaat om de toepassing op voedselgewassen, vanwege de vereiste goedkeuringsprocedure van bijvoorbeeld de Amerikaanse Food and Drug Administration. Het proces verloopt sneller wanneer we de spray voor de bloementeelt op de markt brengen. Het bedrijf waar wij in eerste instantie voor werken is al behoorlijk enthousiast en doet zelfs al veldtesten.’

Benieuwd naar meer van het lab van Marleen Kamperman? Luister dan nu aflevering #3 ‘zandkasteelworm superlijm ’ van onze Noorderlab podcast!

Tekst: Jolene Schotanus en Leanne Postma, geschreven voor de cursus Wetenschapscommunicatie en Journalistiek van de RUG masteropleiding Educatie en Communicatie.