Je leest:

Gokkende bacteriën

Gokkende bacteriën

Auteur: | 4 november 2009

Wat moet je doen om te overleven in een onvoorspelbare omgeving? Risico’s spreiden. Evolutiebioloog Bertus Beaumont van de Universiteit Leiden schrijft deze week in vakblad Nature dat ook bacteriën in zo’n geval graag een gokje wagen. Het is het eerste experimentele bewijs dat risicospreiding een evolutionaire basis heeft.

Jamie Adams, Wikimedia Commons

Risicospreiding komt in de natuur veel voor. Het is een slimme manier om te overleven in een onvoorspelbare omgeving. Sommige woestijnplanten maken handig gebruik van deze strategie. De zaden ontkiemen niet in een vast seizoen, maar volledig willekeurig. Zo is de kans het grootst dat er in ieder geval één zaadje uitkomt als er op dat moment toevallig voldoende regen valt. Is dit gokgedrag het resultaat van evolutie?

Slijmerig laagje

Dat is precies wat evolutiebioloog Bertus Beaumont zich ook afvroeg. Hij besloot te experimenteren met de bacterie Pseudomonas fluorescens. Deze bacterie groeit goed in kweekmedium. Om de omgeving onvoorspelbaar te maken, wisselt Beaumont af tussen stilstaand medium en medium dat voortdurend geschud wordt. Om te overleven moeten bacteriën zich aanpassen door kolonies te vormen die er steeds net iets anders uitzien.

De bacterie Pseudomonas fluorescens vormt normaal gesproken maar één type kolonie. Door de omgeving onvoorspelbaar te maken, wordt de bacterie gedwongen zich aan te passen. Daardoor ontstaan kolonies die er net iets anders uitzien.
Hubertus Beaumont

Aangepaste bacteriën ontstaan door mutaties, spontane veranderingen in het DNA. Kolonies die niet muteren sterven uit. Beaumont nam dit patroon acht generaties lang waar. Daarna gebeurde er iets opmerkelijks. De bioloog vond een bacterie die verschillende kolonies kan vormen zonder tussentijds te muteren. Dit doet hij door de productie van een slijmerig laagje willekeurig aan te zetten of uit te schakelen. In een onvoorspelbare omgeving overleven lang niet alle nakomelingen, maar het voortbestaan van de bacteriestam als geheel is met deze strategie gegarandeerd.

Genetisch zijn ze hetzelfde, maar de bacteriën in deze kolonie zien er verschillend uit. De kolonie bevat zowel bacteriën met als zonder slijmerig laagje. Handige risicospreiding, want op deze manier zijn er altijd wel een aantal die in een onvoorspelbare omgeving overleven.
Hubertus Beaumont

Eerste oplossing

Hoe kan zo’n gokkende bacterie ineens opduiken? Beaumont ontdekte dat de risicospreiding ontstaat door een mutatie in het carB gen. Toch is alleen die mutatie niet voldoende. Wanneer de bioloog het aangepaste carB gen inbracht bij de bacterie waar hij zijn experiment mee begon, wist deze nog niet te overleven. Ook de mutaties die over een aantal generaties ontstaan, zijn belangrijk voor het gokgedrag. Zij zorgen ervoor dat de gokkende bacterie goed kan groeien.

Bertus Beaumont
André van Haasteren, Universiteit Leiden

Beaumont laat met dit experiment voor het eerst zien dat risicospreiding een evolutionaire basis heeft. Het gokgedrag van de bacterie is een aanpassing aan het leven in een onvoorspelbare omgeving. De strategie komt niet alleen voor bij bacteriën, maar ook bij verschillende planten en dieren. Beaumont gaat er vanuit dat risicospreiding één van de eerste evolutionaire oplossingen is om met wisselende leefomstandigheden om te gaan.

Bronnen

Experimental evolution of bet hedging (Hubertus Beaumont e.a.), Nature, 5 november 2009

Zie ook

Wandelen door de evolutie (Universiteit Leiden)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 november 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.