Als cellen samenwerken

Bacteri

Reuzentransformer ‘Bruticus maximus’ is samengesteld uit kleinere robots. Sommige bacteriesoorten kunnen ook zo fuseren tot één meercellig organisme.

Leidse biologen bogen zich over meercellige bacteriën. Hoe werken de cellen samen en hoe houden ze elkaar onder de duim? En waarom maken ze zoveel antibiotica aan?

U kunt dit lezen, dus u bent vrijwel zeker een mens. Mensen bestaan uit mensencellen, maar in feite bent u met die cellen in de minderheid bij uzelf. Behalve de cellen die van u zijn, met het erfelijk materiaal van uw ouders erin, zeult u ook nog eens ongeveer tien keer zoveel bacteriecellen mee. Ze zitten overal: op uw huid, in uw darmen en uw mond. Vanuit het oogpunt van bacteriën bent u een wandelend ecosysteem.

De reden dat u behalve uzelf ook nog die microbiële dierentuin bij u kunt hebben, is dat bacteriecellen veel kleiner zijn dan mensencellen. Gemiddeld ongeveer vijftig tot honderd keer zo klein. Biologen delen de cellen van levende wezens op in twee categorieën: cellen met een echte celkern, zoals die van u, uw poes, de planten in uw tuin en de champignons in de supermarkt. De technische term is eukaryote cellen, van ‘karyon’, het Griekse woord voor pit.

De andere categorie zijn de zogeheten prokaryoten: de cellen zonder kern, zoals die van bacteriën.
Even voor de duidelijkheid: die tweede groep runt hier op aarde de show. Wij, de eukaryoten, hebben dan misschien grotere cellen, grotere lichamen en Beethoven, maar de prokaryoten zijn met meer. Niet alleen in aantallen, maar ook in kilo’s. Ze zijn langer op aarde dan wij, ze zitten op plekken waar wij het niet uit kunnen houden, hun invloed op het klimaat is groter en ze zullen lang nadat de mensheid vergeten is nog steeds alom aanwezig zijn. We leven op een bacterieplaneet, en zijn zelf een ecologisch voetnootje.

De vuistregel is dat meercellige wezens uit de eerste soort cellen bestaan, en dat die tweede groep cellen juist eencellig is. Maar zoals dat gaat met vuistregels klopt hij niet: ook bacteriën kunnen meercellig zijn. ‘Sterker nog, het gebeurt vrij veel’, vertelt microbioloog Daniel Rozen. ‘In de loop van de evolutie is bacteriële meercelligheid meerdere keren ontstaan, bij totaal verschillende bacteriesoorten.’

‘Het is ook iets dat je relatief makkelijk kan induceren in het lab. Soms blijven cellen min of meer per ongeluk aan elkaar vastzitten na de celdeling’, vult zijn collega Dennis Claessen aan. De twee onderzoekers zijn hoofdauteurs van een recent stuk in Nature Reviews Microbiology over meercelligheid bij bacteriën. Daarin staan ook de voordelen ervan op een rijtje. Iets dat bacteriën eet, kan zijn prooien moeilijker op als die een gezamenlijk taai matje – een zogeheten biofilm – vormen. Omgekeerd zijn bepaalde voedselbronnen makkelijker te gebruiken als je meercellig bent. Leven in een biofilm kan ook veiliger zijn als je omgeving heel zuur is, oplosmiddelen of andere schadelijke stoffen bevat.

Meercellig zijn kan ook helpen met de verspreiding. Streptomyces, het paradepaardje van de afdeling Moleculaire Biotechnologie waar Claessen en Rozen werken, vormt een soort schimmelachtige draden die hij ook boven de grond uit kan steken. Aan het einde van die draadjes vormen zich sporen, en die sporen kunnen wegwaaien. Andere bacteriesoorten, zoals de zogeheten myxobacteriën, zijn normaal gesproken eencellig, maar fuseren in noodgevallen tot een soort paddenstoeltje dat sporen kan verspreiden (filmpje).

Zo komen ze verder van de oorspronkelijke bacterie vandaan dan als die zich gewoon in tweeën had gesplitst.
Dat laatste voorbeeld laat al zien dat meercelligheid bij bacteriën een flexibel begrip is. Als meercellig mens heb je niets te kiezen, maar sommige bacteriesoorten kunnen dat dus wel. Veel soorten gaan echter pas samen als de nood aan de man is: droogte, voedselschaarste, natuurlijke vijanden.

De samenwerking brengt ook een nadeel met zich mee: valsspelerij. Rozen: ‘Eén van de problemen waar meercellige wezens mee worstelen, zijn conflicten tussen cellen die verschillende belangen hebben. Als eencelligen fuseren tot zo’n sporenvormend vruchtlichaampje, zijn er cellen die zich omvormen tot sporen, en cellen die achterblijven en doodgaan. Als jij een cel bent die meedoet, is het in jouw belang om niet een van de cellen te zijn die sterft.’

Bij mensencellen is dat probleem beperkt doordat de cellen allemaal afstammen van één bevruchte eicel. Elke cel in uw lichaam heeft hetzelfde erfelijk materiaal, en voor het DNA maakt het dan weinig uit of nou de ene of de andere cel overleeft. Maar zelfs in een mensenlichaam staan elke dag rebelse cellen op die geen zin hebben om hun best te doen voor het grotere geheel: kankercellen.

Als cellen met verschillend erfelijk materiaal samen moeten werken, dan is dat als een lichaam waarin elke cel staat te popelen om kanker te worden.

Voorwaarde voor succesvol meercellig zijn is dus dat je vals spelende cellen onder de duim kunt houden. Uw immuunsysteem roeit die dagelijkse kankercellen uit, en ook de meercellige bacteriën hebben hun trucs. Alleen is nog niet zo heel duidelijk wat die zijn. ‘Sociale insecten zoals mieren proberen te controleren of een andere mier wel echt familie is’, aldus Rozen. ‘Vermoedelijk doen de fuserende myxobacteriën iets soortgelijks; de genetische basis daarachter is nog grotendeels onbekend, maar het lijkt met een soort sleutel-slotcombinatie te werken.’

De myxobacteriën en de Streptomyces-soorten hebben behalve hun meercelligheid nog iets gemeenschappelijks: ze zitten vol met gif. Ze maken allerlei stofjes aan om andere micro-organismen op afstand te kunnen houden. Dat is reuze interessant, want de antibiotica waar de mensheid nu op vertrouwt werken steeds minder goed.

Claessen: ‘Als we begrijpen hoe deze soort zich in de bodem gedraagt en waarom hij al die stoffen aanmaakt, dan zou dat ons helpen om nieuwe antibiotica te vinden.’

Deel dit bericht:

Voorpagina

#snellerstemmen

Woensdag de negentiende mag u weer stemmen voor de gemeenteraad. Maar op wie? Mare helpt …

Achtergrond

Wetenschap

Als cellen samenwerken

Leidse biologen bogen zich over meercellige bacteriën. Hoe werken de cellen samen en …

Rubrieken

Zzzzzzzzzzz

Lees deze week vooral een goed boek voor het slapengaan, want behalve Boekenweek, is het …

English page