Sommige bacteriën vernietigen zichzelf als rivalen hun kolonie aanvallen. Dit gedrag is al een tijdje bekend, maar waarom de bacteriën dit doen, was nog onduidelijk. Uit nieuw onderzoek blijkt dat ze zichzelf opofferen om hun familieleden te redden, net zoals sommige insecten hun leven geven om hun kolonie te verdedigen.
Zulke opoffering is zeldzaam in de natuur. Het is namelijk tegenstrijdig met de evolutionaire drive van het individu: overleven en reproduceren. Maar nu blijkt dat vele soorten bacteriën zichzelf vernietigen wanneer concurrerende bacteriën ze aanvallen.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Om te begrijpen waarom dit gebeurt, ontwikkelden microbiologen Elisa Granato en Kevin Foster van de Universiteit van Oxford een manier om dit te visualiseren. Ze namen een stam met E. coli-bacteriën die zichzelf kunnen vernietigen als er gifstoffen van een concurrent aanwezig zijn. De microbiologen pasten de bacteriën zo aan dat ze groen worden wanneer ze zich klaarmaken voor zelfvernietiging en dat ze roze worden wanneer ze vernietigd zijn.
De onderzoekers plaatsten de kolonie van aangepaste bacteriën in een schaaltje naast een kolonie van vijandige bacteriën – een andere, niet-aangepaste stam van E. coli. Beide stammen maken verschillende gifstoffen tegen nauw verwante kolonies. Daarna keken de onderzoekers onder de microscoop hoe de kolonies het gevecht aan gingen.
Standje zelfvernietiging
De aangepaste E. coli-bacteriën die zich aan de frontlinie begaven – het dichtst bij de vijandbacteriën – ontvingen een directe klap van gifstoffen van hun vijanden, waardoor ze gelijk de dood vonden. De bacteriën daar achter, die minder waren blootgesteld aan het gif, gingen vlak daarna in standje zelfvernietiging.
Deze bacteriën waren eerst een uur bezig met het opbouwen van hun eigen voorraad gifstoffen. Daarna stierven ze massaal door open te barsten en hun gifstoffen op de vijand af te vuren. Hiermee hielpen ze waarschijnlijk de rest van de kolonie te overleven.
Deze tegenaanval is vanuit evolutionair oogpunt logisch te verklaren, aangezien bacteriën in kolonies vaak genetisch identiek zijn, zegt Granato. ‘Het is alsof ze hun eigen genen helpen door zichzelf te doden. Hun klonen – met dezelfde genen – krijgen zo een betere kans om te overleven’, zegt ze.
‘Dit is een logische verklaring’, zegt microbioloog Dick Strugnell van de Universiteit van Melbourne. ‘Dit gedrag is echter wel afhankelijk van verschillende factoren: hoe snel de kolonie groeit, in welke fase de groei is en op wat voor voedingsbodem de kolonie groeit.’ Het kan ook nog beïnvloed worden door factoren die we nog niet bestudeerd hebben, voegt hij er aan toe.
Net als insecten
Altruïstische opoffering is al bekend bij sommige insecten, waaronder mieren en bijen. Als deze in kolonies leven met nauw verwante familieleden, jagen ze andere insecten weg die de kolonie bedreigen. Soms met de dood tot gevolg. Meestal zijn het de oude werkers die zich opofferen, omdat die minder kans hebben zich voort te planten. Vanuit evolutionair oogpunt zijn zij minder waard, waardoor hun dood ook niet zo’n probleem is.
Dit soort gedrag is waarschijnlijk onafhankelijk ontstaan in bacteriën en insecten, door hun vergelijkbare levenswijzen, zegt Granato. ‘Dat is het mooie van evolutie: dezelfde oplossing kan voorkomen in compleet verschillende organismen’, zegt ze.
