Wetenschap - 1 januari 1970

Het geheim van de oerbacterie

1

In december won hij de jackpot. Microbioloog prof. John van der Oost kreeg van onderzoeksfinancier NWO een Vici-beurs van 1,2 miljoen euro die hij mag besteden aan zijn favoriete onderzoeksonderwerp. Hij gaat op zoek naar het centrale besturingssysteem van oerbacteriën.

Microbioloog prof. John van der Oost. / foto Guy Ackermans

Van der Oost is onderzoeksleider van één van de vier werkgroepen binnen het Laboratorium voor Microbiologie. Zijn groep onderzoekt archaea, organismen die op het eerste gezicht alles weg hebben van bacteriën, maar dat volgens biologen niet zijn. Archaea zijn eencellige micro-organismen zonder celkern, net als bacteriën. Onder de microscoop zijn ze niet van elkaar te onderscheiden, maar wie de organismen genetisch onderzoekt merkt dat ze onderhuids totaal verschillend zijn. Archaea verschillen genetisch gezien meer van bacteriën dan een walvis van een petunia.

Oeraarde
De eerste archaea werden gevonden in hete bronnen en extreem zoute meren. Microbiologen gingen er daarom tot het begin van de jaren negentig van uit dat archaea een oeroude levensvorm was uit de tijd dat de aarde nog woest, ledig en vooral erg heet was. De oerbacteriën zouden zich in de loop van de evolutie hebben weten te handhaven op plaatsen die leken op de ongastvrije oeraarde. Inmiddels blijken archaea veel minder exotisch dan gedacht. Tien tot twintig procent van de micro-organismen in de oceanen blijkt bijvoorbeeld archaeon te zijn.
Van der Oost denkt dat archaea een belangrijke rol hebben gespeeld bij het ontstaan van hogere organismen. 'Hogere organismen zijn waarschijnlijk ontstaan na een fusie van een bacterie en een archaeon' zegt microbioloog Van der Oost. 'Het lijkt erop dat wij onze regelmechanismen van de archaea hebben geërfd en de stofwisselingsprocessen van de bacterie.'
Die hypothese is waarschijnlijk een van de redenen dat onderzoeksfinancier NWO enthousiast werd over het werk van Van der Oost. Als we meer begrijpen van de manier waarop archaea hun leven regelen, weten we misschien ook meer over onszelf.
Een aanwijzing dat de archaea een belangrijke rol hebben gespeeld bij de evolutie van hogere organismen is te vinden in de machinerie die cellen gebruiken om hun DNA over te schrijven en te vertalen naar eiwitten. Van de honderd eiwitten die een rol spelen bij de vertaling van DNA, is de helft aanwezig in alle levensvormen. 'Die zijn blijkbaar zo belangrijk dat ze nooit overboord zijn gezet sinds het ontstaan van leven.'
Opvallend is dat de resterende eiwitten bijna allemaal wél voorkomen bij hogere organismen en archaea, maar niet bij bacteriën. 'Wij hebben niet de illusie dat de regelmechanismen bij hogere organismen net zo zijn ingericht als bij archaea. Het zal ongetwijfeld veel ingewikkelder zijn, maar wellicht kunnen we met behulp van archaea basisprincipes blootleggen die bij beide groepen te vinden zijn.'

Globale regulatie
Tot een jaar of tien geleden gingen wetenschappers er van uit dat één eiwit maar één functie had. Uit een groeiend aantal publicaties blijkt dat die aanname te simpel is. Veel eiwitten blijken meerdere rollen te spelen in een cel. Van der Oost heeft een eiwit in zijn modelorganisme Sulfolobus solfataricus op het oog waarvan hij vermoedt dat het meerdere processen tegelijkertijd aanstuurt. Globale regulatie noemt hij dat. 'We weten al veel van specifieke regulatie. Hoe zorgt een organisme ervoor dat de genen worden ingeschakeld die nodig zijn om bijvoorbeeld een bepaalde suiker te verteren. Waar we veel minder van weten is de globale regulatie. Hoe zet een organisme zichzelf in slaapstand op het moment dat de omstandigheden heel ongunstig zijn? Of omgekeerd, wanneer gaat de turbo aan als het er ineens beter uitziet?'
Dat zijn hele ingrijpende veranderingen, waarbij de activiteit van tientallen eiwitten omlaag of omhoog moet. Via globale regulator-eiwitten, die oorspronkelijk zijn uitgevonden door de archaea, worden in hogere organismen hele belangrijke processen gestuurd, zoals bijvoorbeeld de differentiatie van een stamcel tot een zenuwcel.
'Het voordeel van het onderzoeken van dat soort processen in archaea is natuurlijk dat ze veel simpeler zijn dan hogere organismen. Archaea hebben clusters van genen die betrokken zijn bij één proces. Dat maakt het zoeken naar verbanden veel makkelijker dan in de complexe genomen van hogere organismen.'

Competitie
Voor het onderzoek naar de archaea heeft Van der Oost de komende jaren 1,2 miljoen euro ter beschikking. Hij was in december één van de 28 Nederlandse onderzoekers die de grootste NWO-beurs in ontvangst mochten nemen, de Vici-beurs voor talentvolle jonge hoogleraren. Met de subsidie kan Van der Oost de komende jaren een onderzoeksgroep met twee AIO's en twee postdocs betalen. 'Wij kunnen nu de competitie met de beste groepen in de wereld aan. Ik heb tegen NWO gezegd dat ik nu geen excuus meer heb om niet in Nature of Science te komen.'

Korné Versluis

Re:acties 1

  • valerie

    Reageer

Re:ageer