De kleinste kolchoz ter wereld

Vanaf heden neemt Sargasso eenmaal per week een bijdrage over van het spraakmakende wetenschapsblog Sciencepalooza. Vandaag een stuk van Lucas Maillette de Buy Wenniger.

boeren op een kolchozVergeet de Franse en de Oktoberrevolutie: het was de apolitieke landbouwrevolutie die ons bestaan écht diepgaand heeft veranderd. Toch zijn we als boerende mensen niet de eersten, want het blijkt dat ook een deel van de sociale amoeben aan primitieve landbouw doet.

Dat Dictyostelium discoideum een bijzondere soort is heb ik op Sciencepalooza al eerder betoogd (zie hier voor achtergrondinformatie), maar het laatste nieuws over dit biologen-knuffelbeest kan ik u niet onthouden. De niet-dier niet-schimmel amoeben blijken namelijk succesvolle kleine boeren te zijn.

De levenscyclus van de bacterie-etende sociale amoeben is gebaseerd op leegvreten van een habitat, waarna de individuele amoeben samenklonteren en uiteindelijk sporen vormen die vervolgens nieuwe habitats kunnen koloniseren. Een Nature paper van deze week laat zien dat ongeveer een derde van de amoebestammen daarbij zijn eigen zaailingen meeneemt in de sporen, waarmee het mogelijk is om in een habitat waar nog geen bacteriën rondfriemelen zelf een bacteriecultuur te starten – om die vervolgens weer op te eten.

Dit is natuuurlijk een enorm coole ontdekking, maar de implicaties reiken verder dan de amusementswaarde voor microbisch geïntrigeerden.

De amoeben geven enerzijds namelijk een nieuw voorbeeld van een gemengde evolutionair stabiele strategie, en roepen verder de vraag op of dit soort gedrag niet veel vaker voorkomt dan tot nu toe bekend.

Gemengde stabiele evolutionaire strategieën zijn voor de goede observant vrijwel overal te vinden, maar niet altijd zo duidelijk als de twee opties die Dictyostelium blijkbaar heeft. Tweederde van de Dicty kiest ervoor om als een rechtgeaarde jager-verzamelaar-amoebe alle aanwezige bacteriën op te eten, en de gok te nemen dat er in de nieuwe habitat al bacteriën wonen, en alleen de rest is agronomisch ingesteld en neemt zijn eigen zaaibacteriën mee in de sporen.

DictyosteliumfruitingbodiesHet feit dat beide strategieën na miljarden jaren evolutie nog bestaan betekent dat ze elkaar in balans houden, en dat ze misschien zelfs een positieve synergie hebben. Bij bepaalde aapsoorten in Zuid-Amerika heeft bijvoorbeeld een klein deel van de dieren een vorm van kleurenblindheid, waardoor zij sommige soorten fruit juist wel zien die de volledig kleurenziende dieren door hun schutkleur niet goed opmerken.  (Dit zelfde voorbeeld schijnt te bestaan bij bommenwerpers uit de Tweede Wereldoorlog, waarbij kleurenblinde piloten bepaalde soorten camouflage die voor normale vliegers onzichtbaar was heel makkelijk konden herkennen).

Handvol soorten

Deze nieuwste kunstjes van Dictyostelium tonen ook hoeveel nieuwe ontdekkingen één enkele diersoort kan opleveren, en stellen daarmee meteen de vraag of zo’n schat aan mooie bevindingen in principe bij ieder beest te vinden zou zijn. Biologen vertrouwen immers voor verreweg het grootste deel van hun werk op slechts een handvol soorten, waarmee automatisch een enorm bestand aan organismen onaangeroerd blijft.

De soorten die onderzocht worden zijn (met uitzondering van de mens zelf en een handvol mensapen) allemaal klein, makkelijk en snel te kweken, en niet al te knuffelbaar. Daardoor zijn luiaards en schildpadden zeldzaam op het lab, en zie je er zelden een proefveldje met eiken of een aquarium vol genetisch gemodificeerde zeekomkommers.

Tot we ook voor al die andere organismen manieren hebben gevonden om ze volledig binnenstebuiten te keren blijven muizen, lancetvisjes, zandraketten en E. Coli de biologische podia domineren, met natuurlijk mijn favoriete (a)sociale amoebe als superster. Het boerenverstand van de sociale amoeben zou echter minder bijzonder kunnen zijn dan we nu denken, simpelweg omdat we nog niet de moeite hebben gedaan om in andere soorten te onderzoeken of ze ook al een landbouwrevolutie hebben ontketend.

  1. 1

    Symbiose is natuurlijk een algemeen voorkomende vorm van boeren bedrijf in de natuur. Je kan het ook omkeren: Het boerenbedrijf is een vorm van de biologische symbiose. Het is immers de vraag wie de leidende partij is en wie de afhankelijke partij is: De mens of de tabaksplant; de mens of het graangewas. Maw je kan stellen de plant is de baas die de boer aan het werk zet.

    In dit geval is er waarschijnlijk sprake van endosymbiose, een evolutionair verschijnsel zoals beschreven door Lynn Margulis. Waarom sommige amoeben endosymbiotisch zijn en anderen niet heeft er waarschijnlijk mee te maken dat het bij je dragen van bacterie sporen ook nadelen kan hebben. Niet alle bacterien zijn even vriendelijk, sommigen produceren zeer sterke gifstoffen. Blijkbaar is het voor de amoeben toch de moeite waard om zo’n risico te nemen. Dat risico wordt dan weer kleiner als alleen een deel van de amoeben de bacterie sporen dragen en misschien zijn die ook wel resistent tegen het gif.

  2. 2

    @1: Het lijkt me sterk dat het hier gaat om endosymbiose. Het gaat er immers om dat de bacteriën een nieuwe omgeving gaan koloniseren, waarna de amoebes ze kunnen oogsten.

  3. 3

    @2,
    De samenleving van bacterien en amoebes is echter wel op basis van wederzijds belang. Het voordeel van de bacterien is dat ze door de amoeben verspreid worden en steeds in nieuwe gebieden komen waar voldoende voedsel is en geen overmaat aan uitscheidingsproducten. Zonder de amoebes zouden de overlevingskansen voor de bacterien kleiner zijn. De amoeben krijgen in ruil daarvoor voedsel, maar ze kunnen ook niet alle bacterien oogsten.