Universiteit Leiden

nl en

Altruïsme in bacteriën: kolonie verdeelt het werk

Bodembacteriën specialiseren zich door werk te verdelen binnen de kolonie. Een deel van de bacteriën maakt antibiotica om de kolonie tegen concurrenten te verdedigen, zelfs als het ten koste gaat van hun individuele voortplantingssucces. Publicatie in Science Advances.

Werkverdeling is kenmerkend voor sociale groepen. Bekende voorbeelden zijn bijen en mieren, sociale insecten die taken verdelen zoals voedsel zoeken en broedzorg. Het blijkt dat ook bacteriën het werk verdelen: binnen een kolonie van Streptomyces coelicolor-bacteriën wijdt een deel van de bacteriën zich aan de productie van antibiotica en andere moleculen. Hoewel individuele bacteriën daarmee hun voortplantingssucces verkleinen, profiteert de kolonie als geheel er wel van. Onderzoekers van het Instituut Biologie Leiden hebben deze bevindingen gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Science Advances.

Meer antibiotica, minder sporen

Eerste auteur van de publicatie Zheren Zhang ontdekte, met een team onder leiding van universitair hoofddocenten Daniel Rozen en Dennis Claessen, dat een deel van de S. coelicolor-bacteriën in een kolonie meer antibiotica produceerden en tegelijkertijd minder sporen aanmaakten. Sporen vergroten de overlevingskans wanneer de omstandigheden ongunstig zijn. Minder sporen produceren betekent een lager voortplantingssucces. Er bleek een direct negatief verband te bestaan ​​tussen de antibioticaproductie en de productie van sporen. Rozen licht toe: ‘Dit levert bewijs dat het produceren van antibiotica een dure aangelegenheid is, waardoor deze bacteriën minder energie over hebben voor andere dingen, zoals het produceren van sporen.’

In een S. coelicolor-kolonie met een hogere antibioticaproductie zou men verwachten dat de totale sporenproductie afneemt. Dit bleek echter niet het geval te zijn. In een kolonie met toegenomen antibioticaproductie bleef de sporenproductie hetzelfde. Volgens de onderzoekers suggereert dit dat binnen S. coelicolor-kolonies een deel van de bacteriën zich toelegt op antibioticaproductie, zodat het niet ten koste gaat van het voortplantingssucces van de kolonie.

S. coelicolor bacteriën worden zeer divers na mutaties

Hoge mutatiesnelheid

Streptomyces coelicolor behoort tot een veel voorkomende groep bodembacteriën, streptomyceten. Vanwege de hevige concurrentie met andere micro-organismen in de bodem, verdedigen streptomyceten zich door veel soorten antibiotica te produceren. Wat opvalt is dat deze bacteriën met hoge snelheid veel genetische veranderingen – mutaties – ondergaan. Een bacteriekolonie ontwikkelt zich vanuit klonen met dezelfde DNA-volgorde, maar de hoge mutatiesnelheid veroorzaakt veel genetische verschillen in de kolonie. Het lijkt erop dat precies deze eigenschap  belangrijk is voor de capaciteit om meer antibiotica te produceren.

Het is nog niet bekend welke factoren de genetische veranderingen in S. coelicolor veroorzaken. De wetenschappers speculeren dat het een gevolg kan zijn van gereguleerde celdood, waarbij het verlies van genetisch materiaal leidt tot herschikkingen in het genoom. Ook kan concurrentie met andere micro-organismen van invloed zijn. Rozen: ‘Met extra antibiotica is de kolonie beter in staat om concurrenten in hun omgeving in te perken. Op deze manier vergroten ze als groep hun succes.’

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie