10. oktober 2019

Venlige bakterier står sammen for at overleve

mikrobiologi

Ny bakterieforskning fra Københavns Universitet viser, at det nærmere er ’survival of the friendliest’ end ’survival of the fittest’, der gør sig gældende, når grupper af bakterier skal overleve. Bakterierne gør nemlig plads til hinanden og opgiver egenskaber, hvis det gavner bakteriesamfundet som helhed. Opdagelsen er et stort skridt på vejen til at forstå bakteriernes komplekse samspil og udviklingen af nye behandlingsmodeller for en lang række folkesygdomme og nye grønne teknologier.

Bakterier vil hellere stå sammen mod ydre trusler, såsom antibiotika, fremfor at udkonkurrere hinanden, det viser ny mikrobiologisk forskning fra Biologisk Institut, som netop er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift ISME Journal. Forskerne har gennem en årrække studeret kombinationer af forskellige bakteriearter på et afgrænset område og resultaterne af flere tusinde kombinationer viser meget tydeligt, at bakterierne samarbejder for at overleve. Opdagelsen strider mod den gængse tolkning af Darwins evolutionsteori.

”I den klassiske darwinistiske tankegang drejer det sig om en konkurrence, hvor den bedst egnede overlever og udkonkurrer den mindre egnede. Men når det handler om mikroorganismer som bakterier, viser vores resultater, at det er de mest samarbejdende, der overlever,” forklarer mikrobiolog og professor Søren Johannes Sørensen fra Biologisk Institut.

Et kæmpe uudnyttet potentiale i naturen
Hos os mennesker tales der ofte om synergi på arbejdspladser eller i grupper og at mennesker kan inspirere hinanden. Men bakterierne gør mere end det, når de overlever sammen i små samfund.

”Bakterierne tager vores forståelse af gruppesynergi og inspiration til et helt andet niveau. De får egenskaber frem i de andre, som ellers lå skjult. Bakterierne kan have egenskaber, som ikke bliver udtrykt, når de er alene. Men når de er sammen, kan de pludselig nogle helt andre ting,” forklarer Søren Johannes Sørensen. 

Og netop hele forståelsen af samspillet bakterierne imellem kan blive en kæmpe faktor inden for bioteknologien, som i dag primært fokuserer på at udnytte en enkelt isoleret organisme ad gangen. 

”Det biobaserede samfund bliver i disse år fremhævet som løsningmodel på mange af de udfordringer vores samfund står overfor, men langt størstedelen af biotek i dag er baseret på enkeltorganismer. Dette står i skarp modsætning til det vi ser i naturen, hvor alle processerne varetages af samarbejdende konsortier af organismer. Vi skal lære af naturen og indføre tilsvarende løsninger i fremtidens bioteknologi. Det er der et kæmpe uudnyttet potentiale i,” siger Søren Johannes Sørensen.


Sociale bakterier løfter i flok
Ved at isolere bakterier på et lille majsblad, hvor de var tvunget til at ”kæmpe” om pladsen, har forskerne undersøgt i hvor udstrakt grad bakterierne udkonkurrerer hinanden eller samarbejder for at overleve. Derefter målte forskerne bakteriernes produktion af biofilm, et beskyttende lag af slim, der fungerer som skjold mod ydre trusler fx antibiotika eller fjendtlige organismer, der æder bakterierne. Hvis bakterierne har det godt, producerer de også mere biofilm og er dermed stærkere og mere modstandsdygtige.

Og forskerne så det samme resultat igen og igen: I stedet for, at den stærkeste udkonkurrerede de andre i produktionen af biofilm, gav den plads til de svageste, som voksede sig langt stærkere, end de ellers ville have gjort alene. Samtidig så forskerne, at bakterierne fordelte arbejdet og lukkede ned for unødvendige mekanismer, som de i stedet deltes om med deres nabobakterie.

”Det kan godt være, at Henry Ford troede, han havde fundet ud af noget genialt, da han introducerede samlebåndet og specialiseringen af sine arbejdere, men den strategi havde bakterierne allerede benyttet sig af i en milliard år,” siger Søren Johannes Sørensen med henvisning til de ældste kendte fund af bakterie-fossiler med biofilm og tilføjer:

”Vores nye studie viser at bakterierne organiserer sig på en struktureret måde, fordeler arbejdet og yder mere ved at hjælpe hinanden. Dette betyder, at vi kan finde ud af hvilke bakterier, der samarbejder og evt. er afhængige af hinanden ved at se på, hvem der sidder ved siden af hinanden.”

Læs forskningsartiklen, som er offentliggjort i det videnskabelig tidsskrift The ISME Journal under Nature