Microbiologie in hapklare porties
De bacteriële gemeenschap van jouw oude kauwgom
Microbiële gemeenschappen komen voor in de meest verrassende plekken. Veel onderzoekers kijken naar de bacteriële inhoud van oud, weggegooid kauwgom – het afgedankte kauwgom bacterioom. Waarom? Hun hypothese is dat de bacteriën die in deze afgedankte kauwgom leven deze ook biologisch kunnen afbreken.
Je kent het vast wel, donkere, zwarte vlekken die in steden de straten versieren. Deze vlekken zijn de oude stukjes kauwgom. Veel kauwgom is niet biodegradeerbaar, dus het is niet makkelijk af te breken en het blijft lang bestaan. Dit is te danken aan het water onoplosbare deel van kauwgom, een synthetisch rubber-achtig materiaal dat de kauwgom zijn plakkerigheid en taaie textuur geeft. Het andere belangrijke deel van kauwgom is wateroplosbaar en bevat de suiker of suiker-alcoholen dat gebruikt wordt om het zoet te maken en smaak te geven. Afgedankt kauwgom wordt gezien als een milieuvervuiler en het weghalen is duur en tijdrovend. Dus goedkope en tijdbesparende oplossingen voor het verwijderen van oud kauwgom zijn noodzakelijk.
In een recent onderzoek hebben Satari et al. de bacteriële inhoud van weggegooid kauwgom bepaald. Hun kauwgombron waren de voetpaden van vijf verschillende landen: Spanje, Frankrijk, Singapore, Griekenland en Turkije. Ze analyseerden de bacteriële diversiteit van elk monster met een techniek genaamd Next Generation Sequencing (NGS). Met behulp van NGS kan het DNA van duizenden monsters snel en efficiënt in parallel gesequenced worden. De resultaten laat zien welke soort bacteriën aanwezig zijn en in welke verhouding ze voorkomen ten opzichte van de andere bacteriën in de gemeenschap. Wat de onderzoekers opviel was dat veel bacteriën van dezelfde geslacht waren (Figuur 1). Bacteriën ingedeeld in hetzelfde geslacht zijn naaste familieleden van elkaar, zoals neven en nichten. De relatieve hoeveelheid van elk geslacht varieerde significant tussen de monsters uit verschillende landen (Figuur 1), dit suggereert dat het lokale milieu de ontwikkeling van de microbiële kauwgom gemeenschap aanstuurt.
Om de microbiële successie (de verandering van de microbiële diversiteit over tijd) in de kauwgom te bekijken, zetten de onderzoekers een ‘artificieel’ kauwgom microbioom experiment op: ze kauwden eerst op kauwgom en plaatsten het daarna buiten op de stoep. Gedurende 12 weken werden er monsters verzameld voor DNA sequencing om de dynamische veranderingen in de bacteriële inhoud te bepalen. In de eerste weken werden vooral bacteriesoorten uit het orale microbioom geïdentificeerd. Hun hoeveelheid nam na verloop van tijd af en de hoeveelheid niet-orale bacteriën nam toe. Deze microbiële successie stabiliseerde in de laatste weken; het aantal veranderingen in bacteriële hoeveelheden verminderde. Aan het einde van de 12 weken werden er nog steeds kleine hoeveelheden orale bacteriën gedetecteerd, indicerend dat orale bacteriën meerdere weken kunnen overleven op de kauwgom. Tijdens het experiment werden ook bacteriesoorten gevonden die voorkwamen in in kauwgom monsters van verschillende geografische oorsprong. . Dit suggereert dat deze bacteriën snelle, veelvoorkomende kolonisten zijn van kauwgom. Samengevat, de resultaten tonen aan dat de tijd van blootstelling aan de buitenlucht samenhangt met de bacteriële samenstellingen van het weggegooide kauwgom.
De belangrijkste reden voor dit onderzoek was het vinden van een kauwgomafbrekende bacterie (cfr. Plastic afbrekende bacteriën). Door het DNA sequencen van kauwgom monsters uit hun microbiële successie experiment identificeerden ze bacteriën waarvan al bekend was dat die rubber af kon breken. De bacteriën van het geslacht Bacillus die natuurlijke en synthetische rubbers af kunnen breken, en de bacteriën van het geslacht Corynebacterium die natuurlijke rubber afbrekers zijn. In hun experiment nam de hoeveelheid Bacillus soorten geleidelijk toe in de buiten incubatie, en de Corynebacterium soorten hadden een lage maar stabiele hoeveelheid. De aanwezigheid van deze bacteriën suggereert dat zij een belangrijke rol kunnen spelen in kauwgom bioremediatie.
Ten slotte wilden de onderzoekers de mogelijke kauwgom afbraak activiteit van de kauwgom bacteriën te karakteriseren. De groei van verschillende geïsoleerde soorten werd getest op een medium met kauwgom poeder, dat ze verkregen door Orbit en Trident kauwgom te malen. Hierdoor verzekerde ze dat de enige koolstof- of voedselbron voor de bacteriën het kauwgom poeder was. De onderzoekers hypothiseerde dat indien de bacteriën op de kauwgom-koolstofbron kunnen groeien, ze deze ook kunnen metaboliseren. Wat bleek? Veel van hun bacterieculturen groeiden in de aanwezigheid van de geteste kauwgom poeders, suggererend dat kauwgom bacteriën huisvest die het kunnen afbreken (Figuur 2). Deze resultaten, gepaard met hun bevindingen over de bacteriesoorten bekend als rubber afbrekers, demonstreren een veelbelovende stap in het gebruik van bacteriën als bioremediatie strategie van weggegooid kauwgom.
Deze studie van Satari et al. was het eerste artikel/verslag/verslaggeving van het kauwgom bacterioom. Een waarschuwing over dit onderzoek is dat een klein aantal van de verzamelde monsters uit de verschillende landen geanalyseerd waren. Dus meer onderzoek is nodig om het biodegradatie vermogen van het kauwgom bacterioom te begrijpen en de toepassing daarvan bij de verwijdering van kauwgom in openbare plekken.
Link to the original post: Satari, L., Guillén, A., Vidal-Verdú, À. et al. The wasted chewing gum bacteriome. Sci Rep 10, 16846 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-73913-4
Featured image: Dan Kitwood (Getty Images)
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 