Kennislink.nl, december 2009 Wat moet je doen om te overleven in

Gokkende bacteriën
Kennislink.nl, december 2009
Wat moet je doen om te overleven in een onvoorspelbare omgeving? Risico’s spreiden. Evolutiebioloog Bertus
Beaumont van de Universiteit Leiden schrijft deze week in vakblad Nature dat ook bacteriën in zo’n geval
graag een gokje wagen. Het is het eerste experimentele bewijs dat risicospreiding een evolutionaire basis
heeft.
© Jamie Adams, Wikimedia Commons
Risicospreiding komt in de natuur veel voor. Het is een slimme manier om te overleven in een onvoorspelbare omgeving.
Sommige woestijnplanten maken handig gebruik van deze strategie. De zaden ontkiemen niet in een vast seizoen, maar volledig
willekeurig. Zo is de kans het grootst dat er in ieder geval één zaadje uitkomt als er op dat moment toevallig voldoende regen
valt. Is dit gokgedrag het resultaat van evolutie?
Slijmerig laagje
Dat is precies wat evolutiebioloog Bertus Beaumont zich ook afvroeg. Hij besloot te experimenteren met de bacterie
Pseudomonas fluorescens. Deze bacterie groeit goed in kweekmedium. Om de omgeving onvoorspelbaar te maken, wisselt
Beaumont af tussen stilstaand medium en medium dat voortdurend geschud wordt. Om te overleven moeten bacteriën zich
aanpassen door kolonies te vormen die er steeds net iets anders uitzien.
De bacterie Pseudomonas fluorescens vormt normaal gesproken maar één type kolonie. Door de omgeving onvoorspelbaar te
maken, wordt de bacterie gedwongen zich aan te passen. Daardoor ontstaan kolonies die er net iets anders uitzien. © Hubertus
Beaumont
Aangepaste bacteriën ontstaan door mutaties, spontane veranderingen in het DNA. Kolonies die niet muteren sterven uit.
Beaumont nam dit patroon acht generaties lang waar. Daarna gebeurde er iets opmerkelijks. De bioloog vond een bacterie die
verschillende kolonies kan vormen zonder tussentijds te muteren. Dit doet hij door de productie van een slijmerig laagje
willekeurig aan te zetten of uit te schakelen. In een onvoorspelbare omgeving overleven lang niet alle nakomelingen, maar het
voortbestaan van de bacteriestam als geheel is met deze strategie gegarandeerd.
Genetisch zijn ze hetzelfde, maar de bacteriën in deze kolonie zien er verschillend uit. De kolonie bevat zowel bacteriën met als
zonder slijmerig laagje. Handige risicospreiding, want op deze manier zijn er altijd wel een aantal die in een onvoorspelbare
omgeving overleven. © Hubertus Beaumont
Eerste oplossing
Hoe kan zo’n gokkende bacterie ineens opduiken? Beaumont ontdekte dat de risicospreiding ontstaat door een mutatie in het
carB gen. Toch is alleen die mutatie niet voldoende. Wanneer de bioloog het aangepaste carB gen inbracht bij de bacterie waar
hij zijn experiment mee begon, wist deze nog niet te overleven. Ook de mutaties die over een aantal generaties ontstaan, zijn
belangrijk voor het gokgedrag. Zij zorgen ervoor dat de gokkende bacterie goed kan groeien.
Bertus Beaumont © André van Haasteren, Universiteit Leiden
Beaumont laat met dit experiment voor het eerst zien dat risicospreiding een evolutionaire basis heeft. Het gokgedrag van de
bacterie is een aanpassing aan het leven in een onvoorspelbare omgeving. De strategie komt niet alleen voor bij bacteriën, maar
ook bij verschillende planten en dieren. Beaumont gaat er vanuit dat risicospreiding één van de eerste evolutionaire oplossingen
is om met wisselende leefomstandigheden om te gaan.