Elke bacterie lijkt een eigen persoonlijkheid te hebben

Standaard

En dat niet alleen: bacteriën hebben ook ‘stemmingswisselingen’.

Dat schrijven Nederlandse onderzoekers in het blad eLife. Ze baseren zich op experimenten met de bekende bacterie E. coli.

Eiwitmoleculen
Bacteriën zijn eencellig en hebben dus geen zenuwstelsel. Maar ze kunnen dankzij een netwerk van eiwitmoleculen – die met elkaar samenwerken op een manier die sterk lijkt op hoe zenuwen in ons brein functioneren – wel hun bewegingen beheersen. “Zo ‘weet’ E. coli – een onschadelijke darmbacterie – wanneer hij zijn rechtdoorgaande zwemrichting moet veranderen door af en toe te tuimelen, waardoor hij in een nieuwe, willekeurige richting verder zwemt,” legt onderzoeker Tom Shimizu uit. “E. coli gebruikt signaaleiwitten om voedselmoleculen of giftige stoffen te detecteren. Daarmee beslist de bacterie al zwemmend of zijn leven beter of slechter wordt, en hoe vaak hij moet tuimelen om op een goede plek terecht te komen.”

Microscopiemethode
Al jaren onderzoeken wetenschappers hoe deze moleculaire netwerken in bacteriën reageren op veranderingen in de omgeving (zoals bijvoorbeeld een plotselinge overvloed aan voedsel). Maar daarbij was het tot voor kort niet mogelijk om te achterhalen hoe het eiwitnetwerk in elke individuele bacterie reageert. In plaats daarvan moest het signaal gemiddeld worden over honderden bacteriën. Shimizu en collega’s hebben nu echter een microscopiemethode ontwikkeld waarmee ze de reactie van moleculaire netwerken wél in individuele bacteriën kunnen vaststellen. En dat levert verrassende resultaten op.

Een eigen persoonlijkheid
De onderzoekers werkten met bacteriën die – net als eeneiige tweelingen – exact hetzelfde DNA hadden en onder dezelfde omstandigheden gekweekt waren. Je zou op basis daarvan misschien dan ook wel verwachten dat het netwerk van eiwitmoleculen zich in elke bacterie hetzelfde gedraagt. Maar niets is minder waar. In elke bacterie gedroeg het eiwitnetwerk – zelfs als de chemische omgeving gelijk was – zich weer anders. “Elke bacterie lijkt een eigen persoonlijkheid te hebben,” vertelt onderzoeker Johannes Keegstra. “We vonden bijvoorbeeld dat de chemische drempelconcentratie waarop ze reageren, aanzienlijk verschilt tussen bacteriën.”
“WE WAREN VERRAST DOOR HOE DRASTISCH DE STEMMINGSWISSELINGEN WAREN”

Stemmingswisselingen
Daarnaast blijkt uit het onderzoek dat de moleculaire activiteit in bacteriën ook aan verandering onderhevig is, zelfs als de omgeving niet verandert. De onderzoekers noemen dat stemmingswisselingen. Het betekent heel concreet dat het mechanisme waarop bacteriën hun ‘beslissing’ – om gewoon rechtdoor te blijven zwemmen of te gaan tuimelen en van richting te veranderen – baseren, dus behoorlijk onberekenbaar kan zijn. De wisselende moleculaire signalen zijn volgens de onderzoekers wellicht het resultaat van toevalsgebeurtenissen in de bacterie. Shimizu legt uit: “We denken dat de bacteriële individualiteit niet komt door nature (de DNA volgorde) of nurture (omgevingsinvloeden), maar veel meer door willekeurige gebeurtenissen zoals botsingen van moleculen binnenin de bacterie.”
Tegelijkertijd heeft de bacteriepopulatie mogelijk wel baat bij deze stemmingswisselingen, vertelt Keegstra. “We waren verrast door hoe drastisch de stemmingswisselingen waren,” vertelt Keegstra. “De aanzienlijke variatie in stemmingen zou kunnen betekenen dat sommige bacteriën zich gedragen als verkenners die afgelegen, grote gebieden onderzoeken met slechts soms een belangrijk resultaat, terwijl anderen dichtbij blijven en efficiënt gebruik maken van wat daar te vinden is. Zo’n verdeling van de arbeid kan gunstig zijn voor de hele populatie.”

Het onderzoek heeft verschillende implicaties. Zo kan meer inzicht in de verschillen die er tussen het gedrag van bacteriën zijn wellicht helpen om ziekteverwekkende bacteriën te bestrijden, zonder dat daarbij ook ‘goede’ bacteriën worden uitgeschakeld.

BRON: https://www.scientias.nl/bacterie-lijkt-eigen-persoonlijkheid/

Leave a Reply