Wetenschap - 17 augustus 2017

Evolutiebioloog Richard Lenski in Wageningen

tekst:
Albert Sikkema

Richard Lenski stopte in 1988 identieke E. coli-bacteriën in twaalf flesjes en houdt de bacteriën onder identieke condities nu al meer dan 29 jaar lang in leven. ‘Dan zie je evolutie in actie’, zegt Arjan de Visser. Lenski komt op 31 augustus naar Wageningen.

© Wikimedia

Op het eerste gezicht is het weinig spectaculair. Je schraapt wat bacteriën van een agarplaatje, stopt ze in twaalf verschillende flesjes en houdt ze vervolgens jarenlang onder identieke condities in cultuur. Dat besloot de Amerikaanse bioloog Richard Lenski in 1988 te doen. Omdat de bacterie zich elk uur aseksueel kan voortplanten, heb je al snel vele generaties. Lenski deed het rustig aan met zo’n zeven generaties per dag en heeft nu flesjes en gegevens van 65.000 generaties van de twaalf populaties. Dertig jaar is nog steeds – evolutionair gezien – peanuts, denk je, totdat je beseft dat de huidige soort Homo sapiens nog maar zo’n 9.000 generaties bestaat. ‘Dit is een langdurig evolutie-experiment’, verduidelijkt Arjan de Visser, persoonlijk hoogleraar Erfelijkheidsleer die postdoc was bij Lenski aan de Michigan State University.

Evolutiebiologie
Lenski, die op 31 augustus komt spreken op het Wageningen Evolution and Ecology Seminar (WEES), opende hiermee een geheel nieuw vakgebied. De Visser: ‘Evolutie was altijd: je vergelijkt soorten en zet ze in een stamboom, waarmee je de verwantschap van soorten en hun voorouders duidelijk maakt. Je redeneert voortdurend terug. Lenski bedacht een nieuwe methode: je start en volgt de evolutie. Zo ontstond de experimentele evolutiebiologie.’

Wat levert het experiment op?

De Visser: ‘Lenski constateert dat de fitness van de bacteriën nog steeds toeneemt. Je verwacht dat de bacteriën zich in de eerste generaties aanpassen aan de omgeving en dan stabiel blijven. Maar nee, de adaptatie blijft toenemen.’

‘Verder zie je verschillen ontstaan tussen de twaalf populaties. De bacteriën groeien op een medium met onder meer glucose en citroenzuur. Een van de populaties heeft geleerd om citroenzuur af te breken en als voeding te gebruiken, na 30.000 generaties. Dat gaf een flinke fitness-sprong voor deze populatie.’

Doet de WUR dit type onderzoek ook?

‘Ja, we hebben dezelfde bacteriepopulaties als Lenski, na 20.000 generaties, hier in de vriezer liggen. Die gebruiken we voor het onderwijs. Verder gebruiken we de E. coli-stam voor onderzoek naar antibioticumresistentie. We stellen de bacteriën bloot aan antibiotica en kijken dan of en wanneer de E. coli’s enzymen produceren die antibiotica afbreken. Dat zijn de ESBL’s met antibioticumresistentie. We brengen dit proces in kaart onder gecontroleerde omstandigheden. Daarmee hopen we antibioticumresistentie te kunnen voorspellen. We zijn er nog lang niet, maar hebben al diverse mutatieroutes gevonden richting antibioticumresistentie.’

Krijg je nieuwe inzichten met dit onderzoek?

Postdoc Mark Zwart van Erfelijkheidsleer: ‘Je ziet heel mooi dat er verschillende mutaties van de bacterie met elkaar concurreren en dat er dan meestal eentje wint. Die domineert een tijd, maar dan ontstaat er weer een nieuwe mutatie, ofwel een kopieerfoutje in het DNA van de bacterie. Die mutaties zijn meestal ongunstig, zodat ze snel weer uitsterven, maar soms gunstig.’

Zien jullie toepassingen?

De Visser: ‘Dit is fundamenteel onderzoek, om de evolutie van deze bacterie te snappen, maar we kijken ook naar toepassingen voor de veehouderij. We doen nu een onderzoek met de faculteit Diergeneeskunde uit Utrecht, waarin we de samenstelling van de E. coli-bacteriën in kaart brengen in de darm van kippen. Op die manier willen we ook de verspreiding van het bacterie-gen voor antibioticumresistentie in de kip volgen en snappen. Met deze kennis kunnen we wellicht nieuwe therapieën vinden om de antibioticumresistentie te verminderen.’

Doen andere WUR-groepen dit type onderzoek ook?

De Visser: ‘Jazeker. Zo kijken Wageningse voedingsmicrobiologen naar yoghurt en kaas uit Zambia die met gefermenteerde melk zijn ontstaan. Tijdens dat fermentatieproces concurreren meerdere bacteriestammen met elkaar. Dat is een ecologisch proces met radicale veranderingen in de bacteriesamenstelling. Zij willen snappen hoe dat proces verloopt en of ze het kunnen reproduceren en controleren zodat een uniform product ontstaat.’

Waarom komt Lenski naar Wageningen?

‘Hij had een meeting in Nederland en mailde me of hij in Wageningen kon langskomen. Lenski en WUR kennen elkaar. Hij was in 2013 ook in Wageningen, toen heeft hij een eredoctoraat van de universiteit ontvangen en een seminar gegeven. En hij was in 2004 al eens spreker in Wageningen op het symposium Current Themes in Ecology and Evolution.’

Seminar:  Dynamics of Adaptation and Genome Evolution in a Long-Term Experiment, by Richard Lenski.

Datum: donderdag 31 augustus, 16.00 uur. Plaats: Impulse, Wageningen Campus.

Aanmelden bij mark.zwart@wur.nl


Re:ageer