Bacteriën helpen elkaar tegen gif

Sommige bacteriën in een kolonie vertonen onbaatzuchtig gedrag. Het gaat om antibioticaresistente bacteriën die samenleven met niet-resistente soortgenoten. Zodra de kolonie wordt blootgesteld aan antibiotica, scheiden de resistente bacteriën de signaalstof indool af. Deze stof activeert bij de niet-resistente buren bepaalde verdedigingsmechanismen, zoals pompsystemen die schadelijke stoffen de cel uit werken. Daardoor zijn de niet-resistente bacteriën, die veruit in de meerderheid zijn, beter bestand tegen de antibiotica. De kolonie als geheel is dan ook resistenter dan de meeste individuele bacteriën. Onderzoekers van het Howard Hughes Medical Institute, Boston University en Harvard University (alle in de VS) publiceren hun ontdekking vandaag in Nature.

Het is voor het eerst dat dergelijk altruïstisch gedrag bij bacteriën is aangetoond; in dit geval bij de darmbacterie E. coli.

De resistente bacteriën betalen wel een prijs voor hun hulpvaardigheid: de productie van indool kost energie. Waarom scheiden ze die stof dan uit?, vroegen de onderzoekers zich af. Ze zoeken het antwoord bij de theorie van de kinselectie. Die stelt dat organismen hun verwanten helpen, omdat ze daarmee indirect ook hun eigen genen veilig stellen. Bacteriën in een kolonie zijn vaak sterk aan elkaar verwant: ze vermenigvuldigen zich door zich in tweeën te delen. Dat niet alle bacteriën in een kolonie genetisch identiek zijn, komt doordat er vaak mutaties optreden. Sommige daarvan zorgen voor antibioticaresistentie.

De onderzoekers suggereren dat de kolonie als geheel op twee manieren baat heeft bij het overleven van de niet-resistente bacteriën. Ten eerste is de kans groot dat er bij hun voortplanting – die plaatsvindt onder omstandigheden die voor hen niet optimaal zijn – geheel nieuwe, nuttige mutaties ontstaan. En ten tweede is het belangrijk dat ook het oorspronkelijke, niet-resistente genoom bewaard blijft. Onder niet-stressvolle omstandigheden is dit immers het genoom dat het beste is aangepast. Als de blootstelling aan antibiotica weer voorbij is, zijn de resistentiegenen overbodig en wellicht nadelig.

De onderzoekers benadrukken dat er nog maar weinig bekend is over de dynamiek en samenwerking in bacteriekoloniën. Ze willen nu gaan onderzoeken of het ontdekte mechanisme ook optreedt bij andere bacteriesoorten en in andere milieus.