Bakterier undgår aldersdefekter ved kollektiv adfærd
Med alderen opstår der flere og flere defekter i de fleste organismer. Forskere fra blandt andet Niels Bohr Institutet har opdaget, at mikroorganismer som bakterier kan holde en koloni ung ved at praktisere en fælles strategi for formering. Det samme kan gøre sig gældende for f.eks. stamceller i mennesker. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Cell Systems.
Ala Trusina arbejder i laboratoriet, hvor hun studerer celledeling i bakteriekolonier og i stamceller. (Foto: Ola Jakup Joensen)
Mikroorganismer som bakterier formerer sig ved at vokse og dele sig i to nye bakterier. Jo ældre bakterierne er, jo flere defekter har de ophobet. Når bakterierne deler sig, ser de to nye bakterier ens ud, men spørgsmålet er, om defekterne fordeler sig ligeligt mellem de to nye individer?
Mikroskop-billede af bakterier, som har formeret sig ved deling ud fra én celle. Cellerne var udsat for varmepåvirkning. De grønne pletter viser celleskader. Der er flest skader i de ældre celler, hvorimod de yngre celler kun har få eller ingen skader. (Credit: Ala Trusina)
”Vi ville undersøge, om bakterierne delte sig symmetrisk med lige mange defekter i begge nye individer, eller om de delte sig asymmetrisk med flere defekter i den ene nye bakterie end i den anden”, fortæller Ala Trusina, der er lektor i biokompleksitet på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Forskerne udførte både eksperimenter i laboratoriet og lavede modelberegninger. De ville undersøge, hvad der var bedst for bakterie-samfundet. Ville det være bedst at have et samfund, som var ældet i samme grad? Eller ville det være bedre for samfundet, at ældningsdefekterne ophobede sig i nogle individer, mens andre var fri for ældningsdefekter og dermed yngre?
Omgivelserne styrer samfundet
I laboratoriet undersøgte de bakteriekolonierne under forskellige omstændigheder og påvirkninger. Målingerne viste, at når en koloni blev ladt i fred, delte bakterierne sig næsten symmetrisk, så de nye individer var nogenlunde ens med lige mange defekter.
Hvis de derimod udsatte kolonien for ’stress’ i form af f.eks. varme eller bakteriehæmmende stoffer, blev celledelingen asymmetrisk. Nu samlede defekterne sig i den ene bakterie, som dermed blev ældet, og som også formerede sig langsommere. Den anden bakterie var fri for aldersdefekterne og formerede sig hurtigere.
Tegningen viser en population, hvor skaderne fordeles asymmetrisk, så skaderne (stjerner) hele tiden bliver omfordelt til nogle få ’gamle’ og langsomt voksende celler. Det gør, at populationen kan holde sig ung uden skader og vokse hurtigere og producere mere sundt afkom. (Credit: Ala Trusina)
”Det, vi har fundet er, at asymmetri i celledelingen ikke er styret genetisk. Det er en proces, som er styret af de fysiske omstændigheder. Ved kollektiv adfærd kan bakteriesamfundet, som udsættes for stress, holde sig ungt og producere mere afkom og holde samfundet mere sundt. Det er helt ny viden, som aldrig har været observeret før”, fortæller Ala Trusina.
Hun fortæller, at den viden kan have store perspektiver, for det er en proces, som sandsynligvis er universel og gælder for celler i mange organismer, blandt andet for stamceller. En enkelt individuel celle kan ikke overvinde skaderne, men gruppen af celler kan i fællesskab klare sig. Styrken ligger i den kollektive adfærd.
Ala Trusina, lektor i Biokompleksitet, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet, +45 2128-8647, trusina@nbi.ku.dk