E. coli’s passen zich makkelijk aan hun omgeving aan
In 1988 begon Richard Lenski van de staatsuniversiteit van Michigan met zijn langdurige evolutieproject Escherichia coli-bacteriën. Hij startte met twaalf kweken. Inmiddels zijn we, in E. coli-bacterietermen, zo’n 60 000 generaties verder. De onderzoekers houden nauwkeurig bij hoe de bacteriën zich genetisch ontwikkelen en beschrijven die ontwikkeling in een artikel (pdf-bestand)
Evolutionaire proeven in het lab zijn tegenwoordig routine. Veel biologen proberen ook in het wild de ontwikkeling van de diersoorten te volgen. Volgens sommige evolutieonderzoekers is een snelle evolutie eerder normaal dan uitzondering. De proef van Lenski maakt het mogelijk die evolutie in detail te bestuderen. Het is de vraag of dat wel echt mogelijk is, want de bacteriën krijgen van Lenski een kunstmatig menu te eten, met onder meer glucose, te eten, terwijl E. coli’s normaal gesproken in de darmen een veel gevarieerder menu krijgen voorgeschoteld, dunkt me, maar goed zo’n labexperiment is ook leerzaam. Elke 75 dagen worden monsters van de kweek ingevroren, zodat de onderzoekers ook terug kunnen zoeken waar de verandering precies is begonnen.
De grootste verandering trad op na 31 500 generaties, toen een bacterielijn in staat bleek zich te voeden met citraat, naast glucose ook onderdeel van het menu. Normaal ‘eten’ de bacteriën geen citraat omdat die stof de celwand niet kan passeren, maar de aangepaste E. coli-bacteriën produceren een eiwit, CitT, waardoor dat wel mogelijk wordt. Het CitT-gen heeft de bacterie wel, maar dat staat meestal uitgeschakeld in een zuurstofrijke omgeving. Het citraat-ion komt de cel binnen terwijl de voor de bacterie minder waardevolle stoffen succinaat, fumaraat en malaat de cel verlaten. Als de bacteriën eenmaal citraat kunnen binnenhalen dan bloeit de bacteriekolonie, omdat de bacteriën nu in staat zijn meer uit de aangeboden stoffen te halen. Er komt als het ware extra eten voor de bacteriën. De citraateters gaan overheersen op een nieuwe lijn na: de E. coli’s die zich aanpassen aan de nieuwe omgeving en gebruik gaan maken van de drie versmade stoffen succinaat, fumaraat en malaat. Dat werd weer mogelijk door het eiwit DctA aan te maken, dat zorgt voor de ‘import’ van de drie stoffen in de aangepaste bacterielijn. De evolutie hield daar niet bij op. De citraateters gingen ook DctA aanmaken. Het onderzoek geeft een aardig beeld van de wisselwerking tussen de organismen en hun, veranderende, omgeving. Het is niet verwonderlijk of verrassend, maar dankzij dit soort experimenten kunnen onderzoekers ook de evolutie in werking betrappen.
Bron: New Scientist