De E. Coli bacterie blijkt opnieuw een vernuftig beestje. Toen wetenschappers hem gedwongen op dieet zetten, gebruikte hij totaal onverwachte strategieën om zichzelf in stand te houden.
Escherichia coli, de welbekende E. Coli bacterie, tiert welig in onze darmen – maar ook in vele wetenschappelijke publicaties. Al sinds halverwege de vorige eeuw functioneert de bacterie als modelorganisme voor allerhande onderzoek. Hij plant zich snel voort, is relatief ongevaarlijk en heeft een eenvoudig genoom. Ideaal onderzoeksmateriaal dus.
Hoewel de microbe uitgebreid bestudeerd is, bleek E. Coli toch nog geheimen achter te houden. Jarenlange aannames over de eiwitproductie van de bacterie blijken namelijk niet te kloppen, zo bewijst een studie van Princeton University, VS.
Op dieet
De onderzoekers onthielden E. Coli afwisselend van een essentiële voedingsstof: koolstof, stikstof of fosfor. Bij te weinig stikstof doet de bacterie wat de onderzoekers verwachten: gewoonweg minder eiwitten produceren. Dat is overigens op zich niet fijn voor E. Coli, want hij heeft die eiwitten nodig om verschillende processen binnen zijn cel draaiende te houden. Goede eiwitproductie is van levensbelang.
Bij beperking van de andere twee voedingsstoffen trok de bacterie echter strategieën uit de kast die de wetenschappers niet voor mogelijk hielden. Te weinig koolstof zorgt er bijvoorbeeld voor dat de bacterie éxtra eiwitfabriekjes (ribosomen) gaat maken. Gek, want waarom zou je meer fabrieken maken als er minder productiemateriaal beschikbaar is? ‘E. Coli heeft een ongebreideld optimisme – hij verwacht dat hij in de toekomst meer koolstof gaat krijgen’, legt onderzoeker Zemer Gitai uit. De extra fabriekjes zorgen ervoor dat E. Coli later, als er wel koolstof is, meteen zijn slag kan slaan. Niet zo raar als je bedenkt dat de bacterie leeft in de darmen, waar na een periode van honger ineens de restanten van een avondmaal kunnen arriveren.
Het meest verbazingwekkend is nog wel het antwoord van E. Coli op onthouding van fosfor. Wetenschappers namen al tientallen jaren aan dat de ribosoomfabriekjes altijd optimaal functioneren. Immers: hoe meer ribosomen, hoe sneller de eiwitproductie. ‘De huidige studie verandert dit perspectief radicaal’, zegt onderzoeker Ned Wingreen. Bij minder fosfor blijkt E. Coli namelijk ineens met de helft van de ribosomen toe te kunnen voor hetzelfde aantal eiwitten. Erg handig natuurlijk bij fosforgebrek, want fosfor is een belangrijke grondstof voor ribosomen. Maar het betekent ook dat de ribosomen onder andere omstandigheden minder hard werken dan ze eigenlijk kunnen.
Veranderd perspectief
De tot in den treure bestudeerde E. Coli kan dus toch nog geheimen prijs geven. De bacterie kan plannen en zijn productiesnelheid op een slimme manier inzetten. Dat roept vragen op over de strategieën van andere bacteriën, maar ook over mogelijke toepassingen. E. Coli wordt namelijk veel gebruikt in de biotechnologie. ‘Dit onderzoek geeft ons beter inzicht in hoe cellen beslissingen nemen over het gebruik van grondstoffen, wat relevant kan zijn voor biotechnologische productie van waardevolle chemicaliën’, zegt bioloog Ron Milo van het Weizmann Institute of Science, Israël, zelf niet betrokken bij het onderzoek.
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.