Universiteit Leiden

nl en

Wetenschappers ontdekken meeliftende bacteriën

Stel: je moet reizen, maar je hebt geen auto en je bent volledig blut. Wat doe je? Liften natuurlijk! Leidse biologen hebben ontdekt dat bepaalde bacteriën precies deze tactiek toepassen: hun sporen springen op beweeglijke bacteriën en gebruiken die als taxi. Zo kunnen ze de juiste omgeving bereiken om te ontkiemen.

Zoals vele andere ontdekkingen begon het allemaal op de vrijdagmiddagborrel. ‘Ons groepshoofd Ariane Briegel en ik zaten margaritas te drinken bij restaurant Tabu in Leiden, iets dat we vaker deden voor de lockdown,’ zegt Alise Muok van het Instituut Biologie Leiden (IBL). ‘We praatten wat, en ineens hadden we een openbaring.’ 

Alise Muok

Vruchtbare discussie

Muok vervolgt: ‘We bespraken een discussie die we een paar weken eerder in het lab hadden over Streptomyces, een groep bacteriën die zich niet kan bewegen. Veel mensen uit ons lab onderzoeken die, maar ik bestudeer meestal beweeglijke bacteriën, dus we kregen een discussie over welke van de twee beter is. Tijdens die discussie stelde IBL-directeur Gilles van Wezel dat je beweeglijkheid niet nodig hebt, omdat onbeweeglijke bacteriën gebruik maken van wind en insecten om zichzelf te verplaatsen. Dus terwijl Ariana en ik aan het borrelen waren, schoot ons ineens een gedachte te binnen: waarom zouden die bacteriën niet ook beweeglijke bacteriën gebruiken om zich op microschaal te verplaatsen?’

Het duo schakelde de hulp in van Dennis Claessen, ze doken het lab in en vonden precies waarnaar ze op zoek waren.

Geheimzinnige schil

Het team onderzocht Streptomyces, een onbeweeglijke groep bacteriën die vooral in de bodem bij plantenwortels voorkomt. Hun aanwezigheid helpt de planten, omdat ze antibiotica uitscheiden die schadelijke bacteriën weert. ‘Het merendeel van de antibiotica die we als medicijn gebruiken, komt van deze bacteriën!’, zegt Muok.

De sporen (zie kader) van Streptomyces hebben een zeer dikke eiwitschil die ze beschermt. ‘Maar de functie van de buitenste laag, de rodletlaag, was onbekend. Wij hebben ontdekt dat deze rodletlaag essentieel is voor het liften: die laag bindt aan de uitsteeksels die beweeglijke bacteriën gebruiken om zich voort te bewegen, ook wel flagellen genoemd.’ De onderzoekers ontdekten dat alle sporen van de Streptomyces-familie met deze rodletlaag dit liftgedrag vertonen.

Microtransport

‘Eigenlijk tonen we hiermee de laatste stap in het transportnetwerk van onbeweeglijke bacteriën aan,’ zegt Muok. ‘Ze gebruiken de wind om grote afstanden af te leggen, soms zelfs tussen landen. Je kunt dit vergelijken met vliegtuigen. Vervolgens vervoeren insecten ze binnen hun lokale regio, net als een trein. En op heel specifieke korte afstanden, op microschaal, gebruiken ze dus bacteriën. Dat zijn hun taxi’s.’  

Sporen van bacteriën 

Sporen zijn de rusttoestand van een bacterie, vaak geproduceerd door bacteriën wanneer er een gebrek aan voedingsstoffen is. Als de omstandigheden gunstiger zijn, kunnen de sporen weer veranderen in volgroeide bacteriën. Sporen hebben een dikke, beschermende laag. Ze kunnen overleven zonder voedsel en zijn bestand tegen UV-straling, extreme temperaturen en de meeste chemische ontsmettingsmiddelen. In een Science-artikel uit 1995 beschrijven onderzoekers hoe ze bacteriesporen van uitgestorven bijen in 25 miljoen jaar oud Dominicaans barnsteen weer tot leven hebben gewekt. 

Deze video kan niet worden getoond omdat u geen cookies heeft geaccepteerd.

Verlaat onze website om deze video te bekijken.

Op dit filmpje zijn Streptomyces-sporen (groen) te zien die via hun flagellen vastzitten aan Bacillus subtilis. De sporen zitten vast aan het oppervlak van het objectglaasje, zodat de B. subtilis voortdurend probeert weg te zwemmen van de sporen, wat leidt tot rotaties rond de sporen. Elk paneel is een ander voorbeeld van deze interactie. Muok: ‘Om het in een analogie uit te drukken: de B. subtilis is als een aangelijnde hond die tevergeefs probeert weg te komen van zijn baasje.

Improving agriculture

Aangezien Streptomyces een symbiotische relatie hebben met planten en deze beschermen tegen ziekteverwekkers, kunnen de onderzoeksresultaten interessant zijn voor de landbouw. ‘Gewassen zouden wellicht beter kunnen groeien als je beweeglijke bacteriën toevoegt, zodat Streptomyces-bacteriën beter bij de wortels terechtkomen. Ik kan er nog niet te veel over vertellen, want we zijn dit momenteel aan het onderzoeken. Hopelijk hebben we snel resultaten waar we over kunnen communiceren!'

Paper

Alise R. Muok, Dennis Claessen & Ariane Briegel, Microbial hitchhiking: how Streptomyces spores are transported by motile soil bacteria, The ISME Journal (maart 2021)

Tekst: Bryce Benda

Deze website maakt gebruik van cookies.  Meer informatie.