Een luizenleven

Lynn Margulis, de endosymbiosemeesteres, is dood, schreef de krant vorige week. Margulis dacht dat alle organellen in onze cellen vroeg in de evolutie zijn ontstaan uit opgenomen bacteriën, zelfs de celkern en de zweepstaarten. Die seriële endosymbiosetheorie heeft nooit veel bijval gekregen. Een meer bescheiden versie – dat onze mitochondriën en plantenchloroplasten ooit uit bacteriële endosymbionten zijn ontstaan – is wel algemeen aanvaard, maar dat idee is al heel oud. Er was zelfs al bewijs voor dat idee toen Margulis haar theorie publiceerde in 1967.

In Amsterdam hadden wij toen al gevonden dat mitochondriën een eigen genetisch systeem bevatten dat lijkt op dat van bacteriën. Inmiddels staat buiten kijf dat endosymbiose onmisbaar is geweest bij het ontstaan van complexe organismen, maar ook nu nog zijn er beestjes die niet overleven zonder echte bacteriën in hun cellen. Ik illustreer dat met luizen en meelwormen, in memoriam Margulis.

Een luis hoeft niet te werken voor de kost. Menselijk bloed is ongelimiteerd beschikbaar en voedzaam. Een klein probleem vormen de vitamines. Wij mensen kunnen die niet zelf maken en zijn er zuinig mee. Zo zuinig, dat er maar heel weinig vitamine B5 (pantotheenzuur) in ons bloed zit, te weinig voor een luizenleven. Daar heeft de luis iets op gevonden: samenwerking met de bacterie Riesia, die als endosymbiont onderdak heeft gevonden in het luizenlijf. Je kunt Riesia zien als au pair, die vitamine B5 maakt voor gastheer luis en zo deelt in de voordelen van het luizenleven.

De ziel van de luis is vorig jaar blootgelegd door een luizenconsortium, dat alle genen van de lichaamsluis en zijn endosymbiont Riesia heeft geanalyseerd. Deelname aan een luizenconsortium klinkt niet sexy, maar die luizenbanen leveren wel nuttige informatie op voor de aanpak van een hardnekkige parasiet. De luis weet immers ook de scholen binnen te dringen en niet alleen in tijden van oorlog als de zeep schaars is. Zelfs in het Gooi wordt nog geregeld ontluisd, zoals ik uit eigen ervaring kan melden. De netenkam en luizenshampoo staan op een ereplaats op de toonbank van de lokale apotheker.

Dat is dan nog maar de hoofdluis, hinderlijk, maar ongevaarlijk. De lichaamsluis is riskanter. Die biedt niet alleen onderdak aan een endosymbiont, maar ook aan gevaarlijker gasten. Berucht zijn de vlektyfusepidemieën, die door Rickettsia prowazekii worden veroorzaakt. Die bacterie overleeft niet op komkommers of tomaten en kan zich alleen verspreiden met hulp van de lichaamsluis. Die verspreiding is heel effectief, waar mensen zich niet met zeep kunnen wassen. Door vlektyfus werden vroeger legers uitgedund en nu vluchtelingenkampen. Ook dat maakt beëindiging van luizenlevens een medische prioriteit.

Het genoom van de luis en van zijn endosymbiont is nogal simpel, zoals je dat van parasieten mag verwachten. Genen die nodig zijn om eten te zoeken of om vijanden te ontlopen zijn grotendeels verdwenen. Van die verdwenen genen is weinig terug te vinden, omdat de symbiose tussen luis, Riesia endosymbiont en primaten al minstens 10 miljoen jaar bestaat. Dat heeft ruimschoots de tijd gegeven voor een optimale onderlinge aanpassing en overbodig geworden genen zijn inmiddels verdwenen.

Van luizengenoom naar luizenvernietiging is een grote stap, maar meestal levert fundamenteel genoomonderzoek wel nieuwe ideeën voor therapie. In dit geval is het nuttig te weten dat de luis volstrekt afhankelijk is van zijn endosymbiont. Die Riesia endosymbiont is al miljoenen jaren verwend door gastheer luis en heeft zich zelden hoeven te weren tegen de toxines waar de brute buitenwereld zo vol mee is. Daarom heeft de Riesia bacterie weinig weerwerk tegen de antibiotica waarmee mensen bacteriën te lijf gaan. De luis zelf trekt zich niets aan van antibacteriële antibiotica, maar zo’n endosymbiont zou een tetracyclinekuurtje wel eens niet kunnen overleven.

De symbiose tussen luis en zijn Riesia lijkt ingewikkeld, maar de natuur is vol van bizarre samenwerkingsverbanden, vooral bij insecten. Neem de meelworm. Die sukkel is niet in staat om alle aminozuren te maken die nodig zijn voor de eiwitsynthese. Wij mensen kunnen dat ook niet, maar wij nemen die essentiële aminozuren op met ons eten. De maaltijden van de meelworm zijn daarvoor te karig en de worm gebruikt daarom een bacteriële symbiont als hulpje bij de aanmaak van aminozuren. Nu blijkt dat ook die symbiont weer een deel van het werk delegeert aan een eigen endosymbiont, een minuscule bacterie, levend in een bacterie. De vergelijking met Russische poppen ligt voor de hand, maar gaat niet op, want die endosymbionten kunnen niet meer op eigen benen staan. Ze zijn volstrekt afhankelijk van hun gastheer en zijn veel genen kwijt die nodig zijn voor het leven in de vrije natuur. De meelworm-symbiont Moranella endobia bevat nog maar 10 procent van de genen van een bacterie als E. coli. De mini-symbiont, die in Moranella leeft, heeft nog 121 genen over, 3 procent van wat E. coli ter beschikking heeft. De evolutie rommelt maar wat aan en maakt daarbij gretig gebruik van endosymbiose, geheel in de geest van Lynn Margulis.

    • Piet Borst