Samenwerkende bacteriepopulaties hebben meer kans om te overleven in veranderende habitats, nieuw onderzoek laat zien.

Dr Mauro Mobilia, van de Universiteit van Leeds, en professor Erwin Frey en Karl Wienand, van de Ludwig-Maximilians-Universiteit in München, hebben wiskundig gemodelleerde bacteriekolonies die concurreren in een omgeving met willekeurig fluctuerende hoeveelheden hulpbronnen.

Hun bevindingen, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , toonde aan dat een willekeurig veranderende omgeving een gelijk speelveld kan creëren tussen zelfbedieningsbacteriën en bacteriën die samenwerken.

Net als andere biologische gemeenschappen, bacteriële collectieven gaan sociale interacties aan die hun overleving bevorderen. Samenwerkende bacteriën die bijvoorbeeld verbindingen produceren en afscheiden die de groei van kolonies stimuleren, worden in veel bacteriepopulaties aangetroffen, ondanks het feit dat dit een groot deel van hun energie verbruikt.

In een stabiele omgeving, een bacteriestam die deze energie opoffert, sterft vaak uit omdat hij zich niet in hetzelfde tempo kan voortplanten als bacteriën die "freeloaden". Met behulp van wiskundige modellen, de onderzoekers waren in staat om omgevingen te simuleren waar verschillende gemeenschapsgroottes van coöperatieve en vrijladende bacteriën moesten strijden om willekeurig wisselende niveaus van hulpbronnen.

De studie toonde aan dat een willekeurige omschakeling van een overvloed aan hulpbronnen naar schaarste de omvang van een bacteriële gemeenschap verkleint, de samenwerkende bacteriën een kans geven om te vechten tegen hun freeloading-rivalen.

Studie co-auteur dr. Mobilia, van de School of Mathematics in Leeds, zei:"Over het algemeen de omgevingen waar je bacteriën aantreft, veranderen voortdurend. Onze lichamen, bijvoorbeeld, met hun steeds veranderende niveaus van hormonen en voedingsstoffen, zorgen voor een zeer variabele omgeving voor een aantal micro-organismen.

"De studie toonde aan dat een willekeurige omschakeling van een overvloed aan hulpbronnen naar schaarste de omvang van een bacteriële gemeenschap verkleint, geven de samenwerkende bacteriën een kans om te vechten tegen hun freeloading rivalen."

Eerste auteur Karl Wienand, een biofysicus van LMU München, zei:"Een deel van het coöperatieve gedrag van bacteriën kan in strijd zijn met het bekende idee van 'survival of the fittest'. Bacteriën hebben geen hersens of sociale conventies om samenwerking af te dwingen, maar bij het analyseren van de gecombineerde effecten van omgeving en populatie op de overleving van een bacteriestam, onze modellen laten zien dat een variabele omgeving bacteriën in staat stelt de prijs van samenwerking te overwinnen."

Bacteriën worden over het algemeen als ongekunstelde organismen beschouwd, maar er zijn aanwijzingen dat microbiële gemeenschappen complexe systemen zijn, met bacteriën die een ingewikkelde relatie hebben met hun omgeving en onderling.

Dr. Mobilia zei:"Er is meer modelleringswerk nodig, maar onze aanpak kan worden gebruikt om verschillende soorten bacteriële interacties en samenwerking te bestuderen om het sociale leven van bacteriën verder te ontrafelen.

"Een beter begrip van de manier waarop bacteriën met hun omgeving omgaan, kan zelfs een impact hebben op hoe bacteriestammen het beste kunnen worden gekweekt en hoe bacteriële infecties kunnen worden behandeld."