Het is wetenschappers voor het eerst gelukt live in beeld te brengen hoe bacteriën DNA van elkaar stelen. Belangrijke informatie, want dat DNA stelen zorgt ervoor dat bacteriën snel kunnen evolueren, waardoor ze bijvoorbeeld resistent kunnen worden tegen antibiotica.

Om te overleven in extreme omstandigheden moeten bacteriën zich razendsnel kunnen aanpassen. Als een medicijn je celwand kapot probeert te maken, moet je daar gauw iets op vinden. Als je voedselbron opraakt kun je dat ook maar beter snel oplossen.

Trucje

Nu kan zo’n bacterie gaan zitten wachten tot er ergens in zijn DNA een mutatie optreedt. Daarmee ontwikkelt hij dan een nieuwe eigenschap om dat voedselgebrek of dat medicijn aan te kunnen. Wachten op zo’n mutatie kan alleen lang duren, en voor je het weet is de hele bacteriepopulatie uitgestorven. Daarom bedachten bacteriën een slim trucje: DNA stelen van andere bacteriën.

Door het DNA van een vreemde bacterie in hun eigen DNA op te nemen kunnen bacteriën heel snel ‘nieuw’ DNA ontwikkelen, inclusief andere eigenschappen. Zo vergroten ze de kans op het vinden van een oplossing voor bijvoorbeeld het medicijn dat ze aanvalt.

Dievengereedschap

Klik op het plaatje voor bewegend beeld. Rechts zie je hoe de bacterie (groen) via zijn pili DNA (rood) opneemt. Links zie je de bacteriën zonder fluorescente kleurstof. Beeld: Ankur Dalia, Indiana University

Wetenschappers hadden al wel een theorie over hoe bacteriën dat DNA van elkaar stelen, en er waren ook al foto’s van gemaakt. Maar het was ze nog nooit gelukt live beeld te krijgen van de DNA-diefstal. Dat is niet zo gek, want bacteriën zijn al heel klein, maar het uitsteeksel dat de bacteriën gebruiken om andermans DNA op te nemen is nog veel kleiner: zo’n 10.000 keer dunner dan een menselijke haar.

Door kleine aanpassingen aan de bacterie-eiwitten van Vibrio cholerae (de bacterie die cholera veroorzaakt) konden wetenschappers het dievengereedschap van de bacterie groen fluorescerend maken. DNA van andere bacteriën kleurden ze rood.

Op die manier konden de onderzoekers precies volgen hoe de diefstal in zijn werk gaat. Het uitsteeksel dat de bacterie gebruikt, een zogeheten pili, werkt als een soort harpoen. De pili boort een gaatje in de celwand van een buurbacterie. Het topje van de pili zoekt vervolgens naar het juiste stukje DNA van zijn slachtoffer, waar het aan bindt. Vervolgens trekt de bacterie dat kleine stukje DNA terug door de pili naar zijn eigen cellichaam. Het DNA is daarbij netjes opgevouwen, want de pili bleek zo dun dat maar de helft van een DNA-streng erdoorheen past.

LEESTIP De microbemens. Het is tijd voor eerherstel, want bacteriën spelen een onmisbare rol in ons leven. Remco Kort, € 19,99 Bestel nu in onze webshop.

Om het mechanisme nog beter te bestuderen creëerden de onderzoekers ook een defecte bacterie wiens pili niet aan DNA kon binden. Die eigenschap bleek cruciaal, want de defecte bacterie kon geen DNA opnemen. Wellicht kunnen nieuwe medicijnen op dit bindingsmechanisme inhaken.

Naast inzicht in DNA-diefstal biedt het onderzoek ook een nieuwe methode om heel kleine biologische processen in beeld te brengen. De onderzoekers willen hun techniek dan ook graag voor andere doeleinden gaan inzetten.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: