Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
In tijden van voedselschaarste veranderen bacteriën in killers. Ze vergiftigen hun buren en slurpen hen leeg, ontdekten wetenschappers.
Dat sommige bacteriën andere microben aanvallen was al bekend. Denk maar aan de Streptomyces die het antibioticum streptomycine maakt of de Bdellovibrio bacteriovorus die soortgenoten bejaagt en opeet. Nu achterhaalde een onderzoeksteam van onder meer de Arizona State University hoe het wapensysteem van bepaalde bacteriën werkt en hoe ze voedingsstoffen van hun slachtoffers tot zich nemen. Het onderzoek werd gepubliceerd in Science.
Lees ook:
- Antibiotica met een ‘aan-knop’: deze penicilline verkleint de kans op resistente bacteriën
- Hoeveel zorgen moeten we ons maken over spiegelbacteriën?
Overrijpe tomaat
De onderzoekers, onder leiding van Glen D’Souza, gebruikten time-lapsemicroscopie en gaven voedingstoffen een gekleurd labeltje. Ze ontdekten dat microben uit zowel de zeebodem als het menselijke spijsverteringsysteem gebruik maken van het Type VI Secretion System (T6SS) als wapen.
Het T6SS bestaat uit een soort naald die als een harpoen in een buurcel wordt geschoten. Vervolgens injecteert het wapen een gif dat ervoor zorgt dat het slachtoffer als een overrijpe tomaat uit elkaar barst.
Ten slotte gebruikt de bacterie hetzelfde systeem om langzaam maar gestaag de voedingsstoffen uit het ‘lijk’ op te slurpen. Zo kan hij toch blijven groeien wanneer het ‘gewone’ eten in de omgeving op is.
Wijdverspreid moordwapen
Om te bewijzen dat hun bevinding niet slechts toeval was, modificeerden D’Souza en collega’s een aantal bacteriestammen zodat ze hun ‘harpoen’ niet meer konden maken. Vervolgens waren de microben inderdaad niet meer in staat hun buren op te eten. En hun groei bleef in tijden van voedselschaarste sterk achter op de niet aangepaste stammen.
De onderzoekers analyseerden ook de genen van diverse bacteriesoorten. Daaruit bleek dat het T6SS wijdverspreid was. In moeilijke tijden kunnen veel bacteriën, zowel uit de oceaan als uit de darmen, dus gebruik maken van het moordwapen.
Slimmere probiotica
Microbioloog Ákos Kovács van de Universiteit Leiden is onder de indruk van de studie. “De onderzoekers combineren geavanceerde technieken om bacteriële oorlogsvoering en de trage uitwisseling van levensnoodzakelijke stoffen tussen cellen te beschrijven. Het is geweldig te zien hoe componenten van het slachtoffer worden ingebouwd in de aanvaller.”
Deze inzichten helpen volgens hem om de stroom van voedingsstoffen in microbiomen binnen ons lichaam en het milieu beter te snappen. “Het zet ons vervolgens bijvoorbeeld aan tot het maken van slimmere probiotica.” Denk bijvoorbeeld aan microben die ziekteverwekkers in ons maagdarmkanaal actief opruimen.
Koolstofkringloop
Door de harpoen verder te bestuderen kunnen wetenschappers ook nieuwe soorten antibiotica ontwerpen. Dat is hard nodig vanwege de antibioticaresistentie die momenteel heerst.
Ten slotte kunnen volgens D’Souza en zijn team met deze nieuwe kennis mogelijk ook betere klimaatmodellen worden opgesteld. Want de bestudeerde oceaanbacteriën spelen een rol in de koolstofkringloop. Het nu ontdekte feit dat ze kunnen blijven groeien ondanks voedseltekort kán uitmaken voor de hoeveelheid koolstof uit CO2 die wordt opgeslagen danwel uitgestoten.
Kovács hoopt verder dat toekomstig onderzoek zich ook richt op het bestuderen van het killermechanisme in de natuur en niet alleen in het lab. “Zo ben ik benieuwd of het proces verandert gedurende de dag of het seizoen. Wordt er bijvoorbeeld meer aangevallen in de ochtenden of tijdens zonsondergang?
Bronnen: Science, Arizona State University via EurekAlert!
Beeld: Glen D’Souza/ASU