Parasitaire microbes kunnen kieskeurige eters zijn

Archea vormen een aparte groep van microben, die lijken op bacteriën (zie kader). Het onderzoeksteam, bestaande uit Joshua Hamm, Su Ding, Nicole Bale, Jaap Damsté en Anja Spang, doet onderzoek naar DPANN archea, die zeer kleine cellen hebben en releatief weinig genetisch materiaal. Deze DPANN archea vormen ongeveer de helft van alle bekende archea, en zijn afhankelijk van andere microben om te overleven: ze hechten zich aan hun gastheer en nemen lipiden van de gastheer op, als bouwstenen voor hun membraan, hun eigen ‘jas’.

Kieskeurige eters

Tot nu toe werd gedacht dat deze parasitaire archea gewoon alle lipiden van hun gastheer opnamen om hun membraan van te maken. Maar onderzoekers Ding en Hamm hebben nu voor het eerst aangetoond dat een specifieke parasitaire archeon, Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus, niet alle lipiden bevat die zijn gastheer Halorubrum lacusprofundi bevat, maar slecht een selectie ervan. “Met andere woorden: Ca. N. antarcticus is een kieskeurige eter,” concludeert Hamm.

Archea, bacteriën en hogere organismen

Archaea zijn eencellige organismen waarvan lang gedacht werd dat het een specifieke groep bacteriën was. Net als bacteriën hebben ze geen kern met dna of andere organellen in hun cellen. Vanaf de jaren zeventig van de vorige eeuw beschouwen microbiologen archaea echter niet langer als bacteriën, maar classificeren ze hen als een apart ‘domein’ binnen alle levensvormen. Nu hebben we dus archaea, bacteriën en eukaryoten, waaronder alle dieren en planten, die een kern met genetisch materiaal in hun cellen hebben.

Gastheer reageert op parasiet

Door te analyseren welke lipiden de gastheer bevatte in aan- en afwezigheid van hun parasieten, konden Ding en Hamm ook aantonen dat de gastheer reageert op de aanwezigheid van de parasiet. De gastheer past zijn membraan aan: het soort lipiden en de hoeveelheden ervan verandert. Ook worden bepaalde lipiden zelf aangepast, zodat hun werking verandert. Het resultaat is een verhoogd metabolisme van de gastheer, en een meer flexibel membraan waar de parasiet ook lastiger doorheen kan dringen. Die verandering kan consequenties hebben voor de gastheer, legt Hamm uit. “Als het membraan van een microbe verandert, kan dat invloed hebben op hoe goed die microbe kan omgaan met veranderingen in zijn leefomgeving, bijvoorbeeld in temperatuur of zuurgraad.”

Nieuwe techniek is game-changer

De ontwikkeling van een nieuwe analytische techniek door Su Ding bleek een game changer voor dit microbiologische onderzoek. Tot nu toe moesten wetenschappers bij het analyseren van lipiden precies weten welke groep van lipiden zij zochten, om deze in de analyse boven water te krijgen. Ding ontwierp een nieuwe techniek, waarmee de onderzoekers naar alle lipiden tegelijk kunnen kijken – ook de onbekende. “Als we de klassieke aanpak hadden gebruikt, hadden we waarschijnlijk de verandering in lipiden bij de gastheer niet gezien. Maar met de nieuwe aanpak was het overduidelijk.’

Nieuw inzicht

De microbiologen zijn heel enthousiast over deze nieuwe bevindingen. “Het werpt niet alleen een nieuw licht op de interacties tussen verschillende archaea; het geeft een totaal nieuw inzicht in de fundamenten van microbiële ecologie", zegt Hamm. “Vooral dat we nu hebben aangetoond dat deze parasitaire microben het metabolisme van andere microben kunnen aanpassen, wat er vervolgens voor kan zorgen dat die gastheer-microbe anders op de omgeving reageert. In vervolgonderzoek moeten we gaan kijken in hoeverre dit effect heeft op de stabiliteit van microbiële populaties in veranderende omgeving.”