Wetenschappers onthullen de ingenieuze ‘chemische radar’ van bacteriën die ze verdedigt tegen amoeben.
In elk gezond ecosysteem bestaan roofdier-prooirelaties. Stinkdieren verdedigen zich met een stinkende spray tegen coyotes, terwijl egels zich oprollen tot een ondoordringbare, stekelige bal voor vossen – het zijn slechts twee voorbeelden van talloze briljante verdedigingsstrategieën die de natuur in balans houden. Maar wist je dat deze wapenwedloop zich zelfs afspeelt op microscopisch niveau? Recent onderzoek onthult een vergelijkbare relatie tussen bacteriën, amoeben en planten.
Het onderzoek
Wetenschappers van het Cluster of Excellence aan het Leibniz Instituut voor Natuurlijke Producten en Infectiebiologie – Hans Knöll Instituut (Leibniz-HKI) en de Friedrich Schiller Universiteit in Jena onderzochten de interactie tussen amoeben (eencellige organismen), bacteriën en planten. De studie richtte zich specifiek op de bacterie Pseudomonas syringae, die gewassen infecteert en aanzienlijke schade veroorzaakt in de landbouw. Door de predator-prooirelatie tussen amoeben en bacteriën te bestuderen, hopen onderzoekers nieuwe manieren te vinden om gewassen te beschermen tegen plantenziekteverwekkers zoals deze.
Resultaten
De Pseudomonas syringae is een unieke bacterie die planten via de natuurlijke openingen of via kleine ‘wondjes’ binnendringt. Hun natuurlijke vijand is de amoebe, een eencellig organisme dat zich voedt met bacteriën. Wanneer hun voedsel (bacteriën) opraakt, klonteren deze amoeben samen om sporen te maken – een soort stressbestendige ‘overlevingspakketjes’ die verspreid worden naar nieuwe plekken waar hopelijk weer bacteriën te eten zijn. Wat blijkt uit het onderzoek? Deze effectieve micro-predator forceert de Pseudomonas syringae om efficiënte verdedigingsmechanismen te ontwikkelen, zodat ze makkelijker kunnen overleven als er amoeben in de buurt zijn. Tijdens deze studie ontdekten de wetenschappers een nieuw, uniek afweermechanisme van de bacterie. “We konden laten zien hoe de bacterie een chemische radar gebruikt om de vijandige amoebe te herkennen en uit te schakelen. Interessant genoeg spelen de amoeben zelf een cruciale rol in hun eigen ondergang”, zegt Shuaibing Zhang, eerste auteur van het onderzoek.
Hoe werkt de verdediging?
De Pseudomonas syringae produceert het signaalstofje genaamd syringafactine. Als de amoebe deze molecule tegenkomt, dan wijzigt het de chemische structuur ervan. De bacterie heeft op zijn beurt dan weer een speciaal sensoreiwit – de Chemical Radar Regulator (CraR) – dat deze aangepaste moleculen herkent. Zodra de bacterie ze herkent, weet het ook dat er een amoebe in de buurt is. De Pseudomonas syringae heeft dus een dodelijke ‘chemische radar’, zou je kunnen zeggen. Vervolgens produceert de bacterie de giftige stof pyrofactine. Deze gifstof doodt dan de amoeben en zijn, interessant genoeg, afgeleiden van de aangepaste syringafactines. Zo manipuleert de Pseudomonas syringae zijn natuurlijke vijand tot zelfmoord.
Toekomst
Deze ontdekking kan nog eens van grote waarde zijn voor de landbouwsector. De mogelijkheid van de Pseudomonas syringae om gewassen te infecteren, hangt af van zijn ‘chemische radar’. Als de bacterie deze radar niet had gehad, dan was het niet opgewassen tegen de amoebe en kan het dus ook niet gemakkelijk een plant kunnen infecteren. Op basis van dit onderzoek kunnen toekomstige wetenschappers mogelijk nieuwe methoden ontwikkelen om bestrijdingsmiddelen te ontwikkelen.
