Alles is voor mij: egoïstische bacteriën ontdekt in zoetwatermeren in Kroatië

De bacteriën nemen voedingsstoffen op en houden die vervolgens helemaal voor zichzelf. En dat is misschien niet zo vriendelijk, maar loont wel.

Egoïsme is misschien geen eigenschap die je snel aan bacteriën zou toeschrijven. Maar toch melden onderzoekers nu in het blad Cell Reports dat ze in twee meren in Kroatië op heuse egoïstische bacteriën zijn gestuit.

Alles is voor mij!
De zelfzuchtigheid van deze bacteriën komt tot uiting wanneer ze organische materialen gaan afbreken. De meeste bacteriën doen dat buiten hun cel, waarna ze de afbraakproducten – al dan niet vrijwillig – met andere bacteriën kunnen delen. Maar er zijn ook bacteriën die weinig met delen ophebben. Deze ‘egoïstische’ microben pakken het daarom anders aan. Ze nemen het af te breken molecuul in zijn geheel op in de ruimte tussen hun binnenste en buitenste celmembraan. Vervolgens breken ze het molecuul ook intern af, waardoor ze de afbraakproducten volledig voor zichzelf kunnen houden.

In het meer
Het bestaan van dergelijke egoïstische bacteriën is op zichzelf niet nieuw. Eerder werden ze al ontdekt in zee en het spijsverteringskanaal van mensen en herkauwers. Maar nu hebben onderzoekers deze zelfzuchtige bacteriën voor het eerst ook in zoetwatermeren gevonden. “Het is fascinerend om te zien dat dit mechanisme – waarvan we voor 2017 niet eens wisten dat het bestond – ook in zoetwatersystemen wordt ingezet,” vindt onderzoeker Greta Reintjes.

Suikers
De onderzoekers richtten zich voor hun onderzoek op de meren Kozjak en Crniševo. Beiden bevinden zich in Kroatië, maar zijn heel verschillend. Zo bevat het noordelijker gelegen Kozjak-meer veel minder voedingsstoffen en algen dan het Crniševo-meer. En waar het Kozjak-meer in de winter dichtvriest, kent het Crniševo-meer een mediterraan klimaat. In beide meren verzamelden de onderzoekers bacteriën. Die bacteriën kregen in het laboratorium polysacchariden voorgeschoteld. “Polysacchariden zijn complexe suikers,” vertelt onderzoeker Greta Reintjes aan Scientias.nl. “We besloten de bacteriën suikers te geven, omdat ze daar – net als wij – dol op zijn.” Maar dat is niet de enige reden. “Suikers bestaan uit koolstof en zijn een belangrijk onderdeel van de koolstofcyclus op aarde. Bacteriën breken de suikers af en daarbij komt CO2 vrij. Wij wilden weten welk effect bacteriën in deze meren hebben op de afbraak van suikers en dus de CO2-productie.” De onderzoekers voorzagen de suikers van een fluorescerend labeltje, zodat ze goed konden zien of de bacteriën de suikers intern of extern afbraken. En zo ontdekten ze dat in beide meren ‘egoïstische’ bacteriën te vinden zijn die de suikers intern afbreken en de resulterende afbraakproducten – eenvoudigere vormen van suiker – volledig voor zichzelf houden.

Briljant
Vanuit het oogpunt van de bacterie lijkt de egoïstische aanpak briljant. “Egoïstische bacteriën zijn in het voordeel, omdat hun suikers niet gestolen kunnen worden of verloren kunnen gaan,” legt Reintjes uit. Met dat in gedachten is het misschien vreemd dat er überhaupt nog niet-zelfzuchtige bacteriën te vinden zijn. Maar we moeten volgens Reintjes niet onderschatten wat het kost om egoïstisch te zijn. “Het is nogal een investering om zelfzuchtig te zijn. Het vereist heel veel complexe enzymen om in staat te zijn een complexe suiker in je eentje af te breken.” Vandaar dat er ook iets te zeggen is voor de aanpak van de niet-zelfzuchtige bacteriën die samen investeren, maar ook samen delen in de afbraak van organische materialen. “Onder sommige omstandigheden kan samenwerking lonen – bijvoorbeeld als er grote concentraties complexe suikers voorhanden zijn,” legt Reintjes uit. Dan investeert elke bacterie simpelweg een klein beetje, “om vervolgens heel veel eenvoudigere suikers te verkrijgen.”

Vragen
Hoewel het nieuwe onderzoek meer inzicht geeft in waar egoïstische bacteriën voorkomen, roept het ook weer nieuwe vragen op. Zo ontdekten de onderzoekers dat de activiteit van egoïstische bacteriën in het Crniševo-meer piekte tijdens de algenbloei: een periode waarin er veel voedingsstoffen te vinden zijn. En dat staat haaks op wat ze in het Kozjak-meer zagen; daar piekte de egoïstische activiteit juist – net als eerder in mariene ecosystemen was geobserveerd – in perioden waarin de voedingsstoffen schaars waren. “In het Crniševo-meer was er meer egoïstische activiteit als er veel organisch materiaal beschikbaar was en dat hadden we totaal niet verwacht,” bevestigt Reintjes. “We kunnen dat ook nog niet verklaren.” Vervolgonderzoek moet daar verandering in brengen.

Hier zie je egoïstische bacteriën, afkomstig uit één van de meren in Kroatië. Te zien is hoe de suikers – hier blauw van kleur – volledig door de bacterie zijn opgenomen om intern te worden afgebroken. Afbeelding: Andrea Čačković.

Meer inzicht in de eetgewoonten van bacteriën is heel belangrijk. “Bacteriën zijn de hergebruikers van de natuur,” legt Reintjes uit. “Wanneer planten of dieren sterven, helpen bacteriën hun materiaal af te breken en daarbij komen voedingsstoffen vrij. Egoïstische bacteriën zijn er heel goed in om voedingsstoffen (zoals suikers) snel te grijpen, ook al betekent dat dat er dan minder is voor anderen. Door te bestuderen welke mechanismen door bacteriën gebruikt worden (om materiaal af te breken, red.) krijgen we meer inzicht in de koolstofcyclus en afvalverwerking. Dus door te onderzoeken hoe bacteriën ‘eten’ kunnen we achterhalen hoe alles in balans blijft en misschien kunnen we daar ook nog wel iets van leren.”