Nijmegen (NL) – Kleine processen kunnen van groot belang zijn voor de fysiologie van een hele cel. Met een wiskundig model zagen biologen in Nijmegen dat het simpel naar binnen lekken van waterstofionen van vitaal belang is voor de groei van methaanbacteriën.


Microbiologen worstelen met een veelheid van processen in de levende cel. De koolstofcyclus, de zwavelcyclus, de stikstofcyclus; duizenden enzymen, signaalmoleculen, pH-regelaars, producten en tussenproducten komen er bij kijken. Een kleine verandering in de concentratie van stof A en intuïtief valt niet meer te voorspellen wat het gevolg is voor de rest van het alfabet.
Nijmeegse biologen bouwden een wiskundig model voor de belangrijkste processen bij methaanproductie uit waterstof en koolstofdioxide in een methaanbacterie. De aannamen die ze daarvoor deden, testten ze in het laboratorium. Ze zagen dat de bacterie zijn groei aanpast op de hoeveelheid beschikbaar voedsel, enkel en alleen door de mate van lekkage van waterstofionen over de celmembraan te regelen.
Als er veel voedsel beschikbaar is, kan de bacterie heel snel gaan groeien. Daarbij pomt hij waterstofionen naar buiten. Snelle groei betekent dat de ionenconcentratie in de cel veel lager wordt dan daarbuiten. Dit is schadelijk voor de cel. De methaanbacterie lost dit op door de ionen weer naar binnen te pompen. Dit kost wel energie, maar er is toch voedsel genoeg.
Het Nijmeegse model vertelt dat ingewikkelde processen door simpele principes gedicteerd kunnen worden. Dergelijke modellen zijn voor chemici, medici, plant- en dierkundigen bruikbaar om te ontdekken wat de essentiële stappen zijn in de processen die zij onder de loep hebben.

Jelka Lustenhouwer