[column] De bacterie

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 50

[column] De bacterie

Ze hebben een taal, communiceren, kunnen tellen, vertonen groepsgedrag, hanteren verschillende strategieën, kennen het verschil tussen hun eigen soort en andere, hebben meerdere ontwikkelingsfasen en planten zich voort. Bacteriën, het lijken wel mensen.

Dat is op zich niet zo vreemd, want sinds Charles Darwin in 1859 met de evolutietheorie op de proppen kwam, weten wij dat de bacteriën onze voorouders zijn. De aarde bestaat ongeveer 4,5 miljard jaar en al 3,5 miljard jaar geleden waren de omstandigheden op aarde zodanig dat de waterige oersoep in de zeeën elementen bevatten zoals waterstof, zuurstof, koolstof, fosfor, stikstof, zwavel en calcium die met het mechanisme van zelfassemblage samenklonterden. Deze vormen van levenloze materie hadden een duidelijke functie, een specifiek gedrag en evolueerden stapsgewijs tot iets dat leefde, te beginnen met eencellige wezens zoals bacteriën. Hoe? Dat weten wij nog steeds niet.

De bacterie heeft een lengte van een tot vijf duizendste millimeter. Het DNA van de bacterie en alle andere eencellige beestjes is niet verpakt in de celkern zoals bij alle meercellige dieren. In de cel van een bacterie dobbert een enkele chromosoom met 1.500 basenparen. Het menselijk DNA in de celkern kent 23 chromosomen en bestaat uit ruim drie miljard basenparen. Dus twee miljoen keer zoveel als bij de bacterie. Met dank aan de evolutie.

Het leven is met bacteriën ontstaan en kan nog steeds niet zonder bacteriën bestaan. Wij hebben in en op ons lichaam meer cellen van bacteriële oorsprong dan menselijke cellen. Ze zijn met zo’n honderd biljoen, een getal met veertien nullen. In het artikel De darmflora vormt een apart orgaan in ons lichaam in het Belgische populairwetenschappelijke tijdschrift EOS Wetenschap, stelt de Belgische microbioloog Jeroen Maes van de KU Leuven half schertsend: “Wij zijn half mens en half bacterie”.

In 2017 schreef ik in mijn column ‘Ik zijn wij’ dat de micro-organismen zoals bacteriën, archaea, gisten, schimmels en virussen in onze mond, darmen, vagina en longen samen 1,5 kilogram wegen. Dit zogenaamde microbioom bevat in totaal vierhonderd keer zoveel genen dan wij in ons eigen menselijk genoom. Geen wonder dat men het microbioom ook wel het tweede genoom noemt.

Die eencellige rakkers die het soms slecht en vaak goed met ons voorhebben, zijn ongeveer tien tot duizend keer kleiner dan een menselijke cel. De darmen zijn met afstand de populairste verblijfplaats voor micro-organismen. Daar doet 99% van alle bacteriën, schimmels en virussen in het menselijk lichaam zich te goed aan het aangeboden voedsel. Bacteriën zijn in de darmen met hun 1.200 soorten zwaar oververtegenwoordigd. De helft van onze poep bestaat uit darmbacteriën.

Bacteriën zijn boeiende kostgangers want zij bepalen mede hoe oud je wordt, hoe je hormoonhuishouding eraan toe is, hoe je huid eruit ziet en wat je gewicht is. De darmen met hum microbioom spelen zo’n grote rol omdat ze over een enorm zenuwstelsel beschikken dat via de zogenaamde nervus vagus met de hersenen is verbonden. Het darmzenuwstelsel wordt daarom ook wel ‘het tweede brein’ genoemd.

Het is bijna onmogelijk om niet te speculeren over wat het betekent dat bacteriën zo ontzettend belangrijke rol spelen bij het leven op aarde. Een gedachte die mij direct opkomt, is dat de troebele discussie over wat intelligentie nou eigenlijk is, in de prullenbak kan door eenvoudig te constateren dat ieder levend wezen, hoe klein en primitief ook, een zekere vorm van intelligentie heeft.

Zelfs als er geen sprake van een zenuwstelsel is. Deze primitieve vorm van intelligentie noemt men wel ‘chemische intelligentie’. Dat kan een verwarrende term zijn omdat ook het denken en dus intelligentie van meer ontwikkelde dieren het resultaat is van elektrochemische processen in het zenuwstelsel, inclusief het brein. Is alle intelligentie chemisch?

Een andere oprisping die bacteriën mij bezorgen, betreft bewustzijn. Ook zo’n lekker onderwerp waarvan menigeen zijn eigen definitie hanteert. Een van de definities die mij wel bevalt is dat bewustzijn betekent dat een levend wezen bewust is al het in staat is informatie uit te wisselen met zijn omgeving op basis van een intern informatiemodel van wat erom hem gebeurt en daarmee gedrag kan vertonen dat bijdraagt aan overleven en voortplanten.

Ik vind het verbazingwekkend dat een eencellig beestje dat over niet meer dan een tweemiljoenste van onze genetische bagage beschikt, in groepsverband intelligent gedrag vertoont waaraan wij als mensen misschien wel een puntje kunnen zuigen. Het gedrag van bacteriën oogt dan misschien primitief, maar ziet er wel doordacht uit. In maart vorig jaar had Steve Strogatz van Quanta Magazine een prachtig interview met de moleculair biologe Bonnie Bassler. Het artikel draait om de eigenschap van bacteriën die kwantumdetectie (quantum sensing) heet. Kwantumdetectie houdt in dat een bacterie informatie van zichzelf weggeeft aan de wereld om hem heen en daar iets voor terugkrijgt. Het gaat om communicatie en het organiseren van groepsgedrag. Als bacteriën zich delen, sommige soorten doen dat iedere 20 minuten, scheiden zij verschillende stofjes af. De bacterie kan de samenstelling van het mengsel en het volume van deze stofjes vaststellen en daar berekeningen op loslaten. Hij bepaalt hoeveel er van die stofjes zijn afgescheiden en van welke soort ze afkomstig zijn. Door met deze gegevens te rekenen ‘weet’ de bacterie of er weinig of veel van zijn soortgenoten en anderen bij hem in de buurt zijn. Op basis van deze informatie schakelt de bacterie een specifiek deel van zijn genen aan of uit, waardoor hij passend gedrag vertoont.

Zo kent het gedrag van de in zee levende lichtgevende bacterie Vibrio splendidus drie fasen. In het artikel Ocean Bacteria Reveal an Unexpected Multicellular Form in Quanta Magazine beschrijft Julia Schwartzman van het MIT in de Verenigde Staten hoe deze bacterie drie verschillende soorten gedrag kan vertonen. Eén: de cel deelt zich voortdurend en het nageslacht blijft bij elkaar in een kluitje. Twee: de klompjes cellen organiseren zich. De buitenste cellen grijpen elkaar vast en vormen een holle ruimte, een soort microscopische Snow Globe waarbinnen de bacteriën rondzwemmen en zich onbedreigd tegoed doen aan het opgeknipte en binnen gebrachte algenvoer. Drie: de broze buitenste laag scheurt waardoor de goed gevoede cellen vrijkomen om een nieuwe cyclus te starten. Op deze manier gedragen grote groepen bacteriën zich als een meercellig organisme. James Shapiro, een gepensioneerd microbioloog van de Universiteit in Chicago, is tot de conclusie gekomen dat zijn al decennia oude hypothese inmiddels conventionele wijsheid is geworden: “Meercelligheid is een onlosmakelijke eigenschap van bacteriën.”

Voor de nietig kleine bacteriën is dit de enige manier om iets voor elkaar te krijgen. Het is toch wel bijzonder dat deze voor alle levensvormen zo vitale eigenschap van samenwerking en het benul van wie vriend en wie vijand is, al bij de 3,5 miljard jaar oude bacterie zit ingebakken.

Tenslotte nog een bespiegeling in het kader van de 27ste Klimaattop in Sharm el Sheik. Terwijl het leven op aarde uitstekend zonder de mens kan, kan de mens voorlopig niet zonder de aarde. Ook als wij doorgaan met het afraggen en uitputten van onze kwetsbare planeet, zal de aarde niet onleefbaar worden. Wel voor de homo sapiens, maar niet voor heel veel andere diersoorten en zeker niet voor de bacterie en zijn eencellige collega’s. Bacteriën met hun enorme hoeveelheid, verscheidenheid, flexibiliteit en chemische intelligentie dankzij kwantumdetectie zullen de biologische evolutie gewoon opnieuw beginnen. De bacterie krijg je niet klein.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 8.166

Re: [column] De bacterie

Deze 13 jaar oude maar nog steeds inspirerende TED talk van Bonnie Bassler sluit denk ik wel goed aan op deze mooie column.


Reageer