Bacteriën hebben min of meer allemaal dezelfde vorm en omvang. Maar hoe komt dat nu eigenlijk?

Mensen zijn heel verschillend. De één is heel slank, de ander wat gezet. En weer een ander is heel lang of juist klein van stuk. Zo gevarieerd is het onder bacteriën allemaal niet. “Overal waar we bacteriën zien, hebben ze min of meer dezelfde omvang en vorm,” stelt onderzoeker Anatoly Kolomeisky.

Magie
En onderzoekers kunnen dat tot op heden slecht verklaren. Ze komen niet veel verder dan de conclusie dat er ‘iets’ is dat de groei van bacteriën beperkt en hun vorm dicteert. “Zoals we weten, houdt de wetenschap niet van magie. Maar toch wordt er iets magisch – een soort mysterieuze grens – voorgesteld om het te verklaren,” stelt Kolomeisky.


In een nieuw onderzoek laat Kolomeisky al die ‘magie’ achter zich en presenteert hij – samen met enkele collega’s – een model dat kan helpen verklaren waarom er geen dikke (of superslanke), noch zeer lange of uitzonderlijk korte, bacteriën bestaan. Hij richt zich daarbij op de biochemische processen die zich in de eencelligen afspelen. “Die kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee willekeurige chemische processen: groei en deling,” zo vertelt hij. Maar wat zo raadselachtig is, is dat deze twee geheel willekeurige processen toch een deterministische uitkomst hebben. Oftewel: ze resulteren keer op keer in een bacterie met een vaste vorm en omvang.

Eiwitten
Hoe is dat mogelijk? “In ons model is de omvang van bacteriën het resultaat van twee willekeurige processen die met elkaar samenhangen,” vertelt Kolomeisky aan Scientias.nl. Simpel gezegd zijn er in een bacterie eiwitten te vinden die verantwoordelijk zijn voor groei en eiwitten die verantwoordelijk zijn voor deling. En deze eiwitconcentraties staan volgens het model in verhouding tot de omvang van de bacterie en elkaar. Bij korte lengtes domineren de eiwitten die groei mogelijk maken. En als de cel te lang dreigt te worden, trekken de eiwitten die een deling mogelijk maken, aan het langste eind en deelt de bacterie zich voor deze nog groter wordt. “Dit proces herhaalt zich vervolgens heel veel keren en over het algemeen zal dit resulteren in elke keer dezelfde omvang. Dus twee met elkaar samenhangende willekeurige processen doen eigenlijk elkaar teniet, wat resulteert in een vrijwel deterministische uitkomst.”

Karikatuur
Het model van Kolomeisky en collega’s is slechts een versimpelde weergave van de werkelijkheid, zo erkent de onderzoeker. “We weten dat er geen ideaal model bestaat, zeker niet voor zo’n complex fenomeen. Het model is een karikatuur van de echte wereld, maar je hoopt dat het enkele belangrijke eigenschappen van het echte fenomeen beschrijft. En dat doet ons model (…) Het suggereert dat we ons in plaats van op mysterieuze grenzen (zoals alle huidige modellen doen) beter kunnen richten op de biochemische processen en de verbanden daartussen. Dat zal – in mijn optiek – uiteindelijk leiden tot meer vooruitgang in dit onderzoeksgebied.”


Het onderzoek kan ons niet alleen meer inzicht geven in de wondere wereld van bacteriën, maar heeft mogelijk ook implicaties voor kankeronderzoek, denkt Kolomeisky. “Eén van de manieren waarop je kanker kunt bezien, is als een afwijking op de norm.” Kankercellen nemen een andere omvang en andere vormen aan dan gezonde cellen. En mogelijk kan onderzoek naar de manieren waarop bacteriën hun vorm en omvang handhaven ook meer inzicht geven in wat er bij kankercellen misgaat.