Bacteriën ontwikkelen en gebruiken regelmatig nieuwe antibiotica in een eindeloze wapenwedloop om andere bacteriesoorten te doden die strijden om wederzijdse hulpbronnen. Mensen hebben geprofiteerd van dat evolutionair aangescherpte vermogen door antibiotica toe te dienen om schadelijke bacteriën aan te vallen die hun lichaam binnendringen en infecteren.

Maar antibiotica kunnen ook onschuldige omstanders aanvallen, waaronder de vaak heilzame bacteriesoorten die de ingewanden van mensen en vele andere dieren bewonen. Nu het gebruik en de verspreiding van antibiotica in het milieu toenemen, met name via toepassing bij vee, vormt hun effect op gastheerbacteriën een mogelijke reden tot bezorgdheid.

Voorafgaand onderzoek geeft aan dat blootstelling aan antibiotica de aanwezigheid van de bacteriële gemeenschap of het microbioom van een gastheer kan verminderen en de samenstelling ervan kan wijzigen, wat mogelijk veranderingen in het metabolisme en een grotere gevoeligheid voor pathogenen, obesitas en antibioticaresistente bacteriën kan veroorzaken. Studies hebben zelfs aangetoond dat antibiotica het microbioom van de volgende generatie nakomelingen kunnen beïnvloeden, die deze bacteriën van ouders of de omgeving krijgen. Er is echter minder bekend over hoe deze effecten zich uitstrekken over meerdere generaties.

Op zoek naar antwoorden wendden Nebraska's Reilly Cooper en collega's zich tot Daphnia magna, een soort schaaldier dat slechts millimeters lang wordt, maar opduikt als een go-to-organisme voor het bestuderen van de microbioomdynamiek. Het team heeft vijf generaties D. magna grootgebracht; de helft van de eerste generatie is antibioticavrij grootgebracht, de andere helft in een antibioticarijke cocktail. Volgende generaties van de antibioticavrije schaaldieren werden op die manier verder grootgebracht. Elke generatie die werd geboren uit ouders die aan antibiotica waren blootgesteld, was ondertussen gelijk verdeeld tussen een antibioticarijk of een antibioticavrij bestaan.

Zoals verwacht, bleken antibiotica de populatie van bacteriën in de eerste generatie D. magna drastisch te veranderen, waardoor het aantal van de ene prominente bacteriegroep toenam terwijl de overvloed van een andere werd afgeremd. En de diversiteit aan bacteriesoorten bleef afnemen over generaties van de aan antibiotica blootgestelde schaaldieren.

Niettemin pochte D. magna wiens ouders waren blootgesteld aan antibiotica, maar die zelf antibioticavrij waren grootgebracht, bacteriële gemeenschappen die meestal niet te onderscheiden waren van schaaldieren wiens voorouders nooit werden blootgesteld. Die bevinding, die indruiste tegen de verwachtingen van het team, suggereert dat slechts één generatie voldoende kan zijn om een ​​microbioom effectief te laten herstellen, ongeacht hoeveel generaties blootstelling aan antibiotica eraan voorafgingen.

Het team wachtte nog een verrassing:de simpele handeling van het isoleren van de individuele schaaldieren, of ze nu aan antibiotica zijn blootgesteld of -vrij, kwam ook overeen met minder bacteriële diversiteit over generaties van D. magna. Hoewel de overlevingskansen daalden over de generaties van geïsoleerde schaaldieren, namen zowel de lichaamsgrootte als de totale reproductie toe. Hetzelfde gold voor het verdwijnen van relatief zeldzame bacteriële groepen, wat erop wijst dat die groepen mogelijk een nadelige rol spelen.

Na de effecten van verschillende aandoeningen op microbiomen te hebben aangetoond, zou D. magna moeten blijven dienen als een modelorganisme voor het onderzoeken van de veerkracht, diversiteit en het traject van bacteriële gemeenschappen over generaties heen, aldus het team.

Cooper hoopt vooral dat onderzoekers de invloeden van isolatie opvolgen, wat erop wijst dat het in stand houden van een divers microbioom kan afhangen van het feit of een dier opgroeit naast leden van zijn eigen soort. Als dat zo is, kan dat gevolgen hebben voor een hele reeks waardsoorten, zei hij.

De studie is gepubliceerd in FEMS Microbiology Ecology . + Verder verkennen

Drugresistentie-molecuul kan zich verspreiden via bacteriële 'gemeenschappen'