Bacteriën vertonen stemmingen en persoonlijkheid

Bacteriën gebruiken een signaalnetwerk van eiwitmoleculen om te bepalen waar ze naar toe willen. Wetenschappers van AMOLF hebben een methode ontwikkeld waarmee ze kunnen zien hoe individuele bacteriën dit netwerk gebruiken om beslissingen te nemen. Ze ontdekten dat bacteriën een grote variatie vertonen in stemmingen en persoonlijkheid. Het team publiceerde de bevindingen 12 december in het vaktijdschrift eLife.

Omdat bacteriën eencellig zijn, hebben ze geen zenuwstelsel, maar zijn ze wel in staat hun bewegingen te beheersen. Daarvoor gebruiken ze een netwerk van eiwitmoleculen die met elkaar samenwerken op een manier die sterk lijkt op hoe zenuwen functioneren in ons brein. E. coli, een onschadelijke darmbacterie, weet bijvoorbeeld wanneer hij zijn rechtdoorgaande zwemrichting moet veranderen door af en toe te tuimelen, waardoor hij in een nieuwe, willekeurige richting verder zwemt," zegt Tom Shimizu, groepsleider van de Systems Biology groep van AMOLF. "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."

Al jaren bestuderen onderzoekers hoe de moleculaire netwerken in bacteriën zoals E. coli reageren op veranderingen in hun omgeving. De bacteriën die de AMOLF-onderzoekers gebruikten, hadden exact hetzelfde DNA (net als eeneiige tweelingen) en waren onder dezelfde omstandigheden gekweekt. Desondanks ontdekten ze dat het eiwitnetwerk zich anders gedroeg in elke bacterie, terwijl de omgeving gelijk was. "Elke bacterie lijkt een eigen persoonlijkheid te hebben," zegt Keegstra. "We vonden bijvoorbeeld dat de chemische drempelconcentratie waarop ze reageren, aanzienlijk verschilt tussen bacteriën."

"We waren verrast door hoe drastisch de stemmingswisselingen waren," voegt Keegstra toe. "En omdat we weten dat de bacteriën kunnen voorkomen dat signaalmoleculen zo willekeurig met elkaar 'praten', denken we dat het een doel dient." Zulke onvaste beheersing van bewegingen kan voordelig zijn als voedsel schaars is. In dat geval gaat het minder om het volgen van zintuiglijke aanwijzingen (zoals geuren), maar meer om het efficiënt doorzoeken van lege ruimtes om spaarzame voedingsmiddelen te lokaliseren. Temperamentvolle bacteriën doen dat beter omdat hun stemmingswisselingen helpen voorkomen dat ze steeds op dezelfde plek terugkeren.
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."

De kennis over persoonlijkheid in bacterieel gedrag kunnen bovendien van invloed zijn op medische strategieën om ziekmakende bacteriën uit te schakelen zonder de goede bacteriën te schaden.

Bron: Amolf