Microbiologie in hapklare porties
Meercellige bacteriën
Bacteriën zijn eencelligen, wat betekent dat zij, in tegenstelling tot ons, geen organen of weefsels hebben, maar slechts één cel die hen in leven houdt. Maar soms vormen bacteriën meercellige aggregaten, clusters van vele cellen.
Maar waarom zouden ze plotseling een meercellige vorm aannemen?
Meestal doen ze dat om zichzelf te beschermen, meestal door een biofilm te vormen, zoals een school vissen, waar veiligheid in aantal is, of door zich te verbergen voor kwaad. Deze biofilm is een aggregaat van cellen op een oppervlak, waardoor bacteriën hun weerstand tegen antimicrobiële stoffen kunnen verhogen omdat ze in de biofilm beter beschermd zijn, en hun immuunsysteem beter kunnen ontwijken, terwijl ze toegang krijgen tot complexe voedingsstoffen. Ze werken samen aan een gemeenschappelijk doel om te overleven, maar werken niet volledig samen als één wezen. Er is nog steeds veel concurrentie tussen de cellen in de biofilm.
Wil de biofilm intact blijven, dan moet het evenwicht tussen competitie en samenwerking zo zijn dat de hele gemeenschap profiteert van de samenwerking. Eén manier om dit in evenwicht te brengen is door hun capaciteiten binnen de populatie te splitsen, waarbij één groep cellen bepaalde taken uitvoert terwijl andere cellen andere taken op zich nemen.
Wat onderzoekers nog niet weten is wanneer dit fenomeen van taakverdeling gunstig is voor de gemeenschap en hoe het eruit ziet.
In een nieuwe studie hebben onderzoekers gekeken naar de populatie van Vibrio splendidus (stam 12B01), en hoe het delen van verschillende taken binnen deze populatie de toewijzing van middelen, groei en voortplanting beïnvloedde.
V. splendidus is een mariene bacterie die een complexe voedingsbron kan gebruiken om te groeien: alginaat. Alginaat is van nature aanwezig in de celwand van algen. De onderzoekers keken hoe de verschillende bacteriën ruimtelijk georganiseerd waren onder de microscoop en keken met behulp van RNA-sequencing naar het soort functies dat binnen de verschillende leden van de gemeenschap werd uitgevoerd.
Terwijl de bacteriën groeiden, toonden de auteurs aan dat twee groepen zich in twee ruimtelijk verschillende subpopulaties opsplitsten om het alginaat efficiënter af te breken. Zij noemden de eerste populatie de “schil”, een statisch deel van de gemeenschap dat de tweede, meer beweeglijke subpopulatie, de “kern”, omringt. Deze kern kan de uit het alginaat gewonnen koolstof opslaan voor het geval de bacteriën later geen voedsel meer hebben. Deze kerncellen planten zich ook actief voort, zodat de jongere cellen zich meestal in het midden van de kern bevinden.
Zij zagen ook dat de twee subpopulaties werden gevormd langs een gradiënt van toegang tot stikstof, die noodzakelijk is voor de groei van de bacterie. Ten slotte stelden zij vast dat zodra de populatie te veel cellen in de kern had, de individuele bacteriën binnen de kern de populatie verlieten en nieuwe clusters of biofilms op alginaat vormden, wat kan worden beschouwd als de “geboorte” van een baby-biofilm.
Deze studie is de eerste die een natuurlijk voorkomende meercelligheid aantoont waarbij de verdeling van voedsel en andere hulpbronnen leidt tot het ontstaan van een “levenscyclus”. De auteurs bepaalden deze levenscyclus waarbij de jonge cellen de kern vormen en later deel gaan uitmaken van het schilgedeelte van de populatie. Uiteindelijk zal deze totale populatie zo groot worden dat de individuen van de kern een nieuwe meercellige eenheid vormen en de cyclus opnieuw begint.
Link to the original post: Julia A. Schwartzman, Ali Ebrahimi, Grayson Chadwick, Yuya Sato, Benjamin R.K. Roller, Victoria J. Orphan, Otto X. Cordero, Bacterial growth in multicellular aggregates leads to the emergence of complex life cycles, Current Biology, Volume 32, Issue 14,2022 https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.06.011
Featured image: Shutterstock
Originally published in The Microbial Times
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 
