Het is oorlog onder de grond. Om te kunnen overleven moeten de talloze bacteriën die er krioelen als roofdieren hun prooi verdedigen tegen vijandige aaseters. De wapens om die concurrenten uit te schakelen, kennen wij als potentiële geneesmiddelen: antibiotica.

Promovendus Sanne Westhoff wilde meer weten hoe bacteriën die biologische oorlogsvoering inzetten. ‘Onderzoek naar antibiotica richt zich vooral op het vinden van nieuwe geneesmiddelen en resistentie. Er is minder aandacht voor hoe bacteriën antibiotica in het wild gebruiken.’

Onzichtbaar

Jezelf kunnen verdedigen als bacterie is hard nodig, want het is nogal een drukke boel onder de zoden. In een gram aarde leven gemiddeld zo’n miljard bacteriën van duizend verschillende soorten.

Het is een wereld die grotendeels onzichtbaar blijft voor ons, omdat veel soorten niet in een laboratorium willen groeien, zegt Westhoff. ‘Op basis van het DNA dat aanwezig is in de grond kun je wel zien hoe veel soorten er leven, maar hoe die bacteriën verdeeld zijn en hoe ze zich tot elkaar verhouden ben je compleet kwijt.’

Om zich te kunnen handhaven in de overbevolkte grond gebruiken bacteriën niet alleen antibiotica om te vechten, maar ook om met elkaar te communiceren. ‘De lage concentraties antibiotica die je vindt in de grond zijn meestal niet genoeg voor een directe knock-out, maar het kan wel resistentie aanwakkeren of de groei van een concurrent vertragen.’

De natuur direct nabouwen door bacteriën in bakken met zand te laten groeien bleek lastiger dan gedacht, zegt de onderzoeker. ‘Ze groeien erg langzaam en produceren in deze omstandigheden te weinig antibiotica om in het lab te kunnen meten.’

In plaats daarvan liet Westhoff verschillende soorten bacteriën samen in dezelfde petrischaal groeien: microben die antibiotica produceren én soorten die er juist gevoelig voor zijn door elkaar heen.

Vluchten of vechten

Zo ontstaat een interessant samenspel. Als microben merken dat er een ander organisme in de buurt is, gaan ze zich anders gedragen: soms door nieuwe stoffen aan te maken, zoals potentieel onontdekte antibiotica, maar soms ook door juist te stoppen met het maken van antibiotica. ‘We weten niet waarom ze dat doen, maar we denken dat ze de energie liever gebruiken om zich voort te planten. Dat geeft ze de kans om te vluchten in plaats van te vechten.’

Hoewel de verwachting was dat bacteriën zich juist meer zouden wapenen tegen agressieve soorten, bleek uit de experimenten dat soorten meer antibiotica aanmaakten als er verwante bacteriën in de buurt waren.

Westhoff heeft hier nog geen verklaring voor maar wel een paar ideeën: ‘Het kan dat de verwante bacterie signaalstoffen heeft die veel lijken op de eigen stoffen. Door de grotere hoeveelheden signaalstoffen gaat de microbe dan meer antibiotica produceren. Een ander idee is dat je je meer moet wapenen tegen bacteriën die op je lijken omdat die waarschijnlijk dezelfde voedingsstoffen gebruiken en dus directe concurrenten zijn.

‘Mijn hoop was dat we een bacterie zouden vinden die antibioticumproductie bij alle andere stammen zou aanzetten, maar zo makkelijk is het helaas niet. We hebben wel geleerd dat het de moeite waard is om te kijken naar bacteriën met hun natuurlijke tegenstanders, dan doen ze heel andere dingen dan in hun eentje in een petrischaaltje. Zo kunnen we op zoek gaan naar nieuwe antibiotica.’