Micro-organismen werken samen om hoge temperaturen te overleven
De gangbare opvatting is dat hoge temperaturen ervoor zorgen dat
micro-organismen zich slechts langzaam vermeerderen of afsterven. Volgens deze
visie gaan micro-organismen schade die wordt veroorzaakt door hitte op eigen
kracht te lijf. De Delftse onderzoekers Diederik Laman Trip en Hyun Youk laten
in hun publicatie in Nature Microbiology echter zien dat micro-organismen (in
dit geval bakkersgist) daadwerkelijk kunnen samenwerken en elkaar en hun
toekomstige generaties kunnen helpen te overleven en zich te vermeerderen bij
hoge temperaturen.
Het artikel meldt de eerste ontdekking van een natuurlijke
samenwerkingsstrategie die door een organisme wordt gebruikt om te overleven
bij hoge temperaturen. Laman Trip en Youk ontwikkelden experimenten en een
wiskundig model die laten zien dat gisten elkaar en hun toekomstige generaties
helpen om zich te vermeerderen, te overleven en te voorkomen dat ze uitsterven
bij temperaturen die eerder als te hoog werden beschouwd om te overleven (boven
de 40 graden Celsius).
Antioxidant
Youk: 'We ontdekten dat cellen kunnen samenwerken om hun omgeving 'schoon' te
maken. Naarmate de temperatuur stijgt, scheiden de bakkersgistcellen glutathion
af om elkaar te helpen zich te vermeerderen. Glutathion is een antioxidant en
inactiveert schadelijke chemicaliën zoals reactieve zuurstofsoorten die bij
hogere temperaturen worden geproduceerd en die schadelijk zijn voor de cellen.
Gistpopulaties kunnen voorkomen dat zij uitsterven bij hoge temperaturen door
samen te werken en voldoende glutathion te produceren om schade te voorkomen.'
Populatiegrootte is belangrijk
De onderzoekers onderzochten hoe populaties met verschillende initiële
dichtheden reageerden op verschillende temperatuursveranderingen, dat wil
zeggen of ze op een stabiel niveau bleven, groeiden of uitstierven. Het bleek
dat alleen populaties met een hoge startdichtheid konden overleven bij hogere
temperaturen. Youk: 'Als genoeg gistcellen in een populatie samenwerken, hebben
ze het vermogen om voldoende glutathion te produceren om hogere temperaturen
aan te kunnen en zo een schoon milieu voor zichzelf en volgende generaties
gistcellen te behouden. Bij onvoldoende samenwerking kan de populatie niet
genoeg glutathion verzamelen en zal deze uitsterven.'
Klimaatverandering
De auteurs beschouwen het inzicht in de manier waarop microben kunnen omgaan
met stijgende temperaturen als een actueel en relevant onderwerp in tijden van
klimaatverandering. Youk: 'We begrijpen momenteel niet hoe de verschillende
soorten zich al dan niet redden, wanneer de temperaturen van de verschillende
habitats (zoals de bodem, vijvers of de zee) de bovengrenzen van bewoonbaarheid
naderen. Micro-organismen geven ons ecosysteem vorm door niet alleen als
voedsel te dienen maar ook door verschillende chemicaliën te produceren die
gunstig zijn voor die omgevingen (zoals bacteriën die CO2 afbreken om zuurstof
te leveren). Nu de temperatuur op aarde stijgt, moeten we beter begrijpen wat
er met deze micro-organismen zal gebeuren.'
Meer informatie
'Yeasts collectively extend the limits of habitable temperatures by secreting
glutathione', door Diederik Laman Trip en Hyun Youk. Nature Microbiology,
https://www.nature.com/articles/s41564-020-0704-2
Contactinformatie: http://www.youklab.org/people.html
Roy Meijer, wetenschapsvoorlichter TU Delft:
r.e.t.meijer@xxxxxxxxxx<mailto:r.e.t.meijer@xxxxxxxxxx> of +31 15 2781751
Financiering:
· EC | EU Framework Programme for Research and Innovation H2020 | H2020
Priority Excellent Science | H2020 European Research Council (H2020 Excellent
Science - European Research Council)
· Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO)
· European Molecular Biology Organization (EMBO)
