Nieuws
Chlamydiabacterie verzamelt DNA van binnenuit
Familieleden van de veroorzaker van chlamydia verzamelen genen vanuit hun gastheer om hun DNA aan te vullen. Die nieuwe genen helpen de bacterie te overleven buiten hun gastheer. Dat is vooral handig voor chlamydiabacteriën die microscopisch kleine amoeben infecteren, omdat ze regelmatig van gastheer wisselen. Daarom verzamelen ze meer DNA dan hun neefjes die meercellige gastheren infecteren, inclusief mensen. Dat ontdekte een internationaal team van wetenschappers uit Wageningen, Uppsala en Wenen.
De onderzoekers gebruikten moderne computationele methoden om de evolutie van chlamydiabacteriën in kaart te brengen: van de voorouders die een miljard jaar geleden leefden, tot de soorten die we nu kennen. Ze concludeerden dat de voorouder waarschijnlijk al in gastheercellen leefde. Nakomelingen die amoeben infecteren plakten later genen in hun genoom om energie te maken en te overleven bij hoge zuurstofconcentraties, wat voor sommige micro-organismen giftig is.
Horizontale genoverdracht
Dat bacteriën genetisch materiaal uitwisselen, is niet nieuw. Via deze zogenoemde horizontale genoverdracht ontwikkelen bacteriën nieuwe eigenschappen en passen ze zich aan veranderende omgevingen aan. Bacteriën die in een gastheer leven (endosymbionten), leiden echter relatief geïsoleerde levens en hebben weinig mogelijkheden om genen uit te wisselen.
Toch komen ze andere bacteriën tegen in de gastheer: amoeben herbergen vaak meerdere endosymbionten en bovendien eten ze bacteriën. Er zijn dus wel andere microben in de buurt om genen mee uit te wisselen.
"De meeste Chlamydiae verplaatsen zich tussen gastheren en worden blootgesteld aan veranderende omgevingen”, zegt Matthias Horn, co-auteur en hoogleraar aan de Universiteit van Wenen. “Dat kan verklaren waarom er natuurlijke selectie is om metabole genen te behouden en zelfs te verkrijgen.”
Sequentie van milieumonsters
Waarom hebben onderzoekers deze resultaten niet eerder ontdekt? “Het meeste leven op aarde is microbieel, maar veel van die microben zijn moeilijk te kweken in het lab”, verduidelijkt Thijs Ettema, co-auteur en hoogleraar aan Wageningen University & Research. "We hebben pas recent de mogelijkheid gekregen om genomen rechtstreeks uit omgevingsmonsters af te lezen en de breedte van chlamydia-diversiteit te verkennen".
De teams van Ettema en Horn hadden onafhankelijk van elkaar nieuwe Chlamydiae-genomen ontdekt in omgevingen variërend van de diepzee tot sponzen tot Antarctische meren. Ze besloten samen te werken en de nieuwe gegevens te gebruiken om uit te tekenen hoe Chlamydiae evolueerde. "Hoewel we ons hebben gericht op een oude groep endosymbionten, de Chlamydiae, zijn we ervan overtuigd dat deze manier van endosymbiont-evolutie veel algemener is", zeggen Jennah Dharamshi (Uppsala University) en Stephan Köstlbacher (Universiteit van Wenen en Wageningen University & Research), de twee eerste auteurs van de studie. Het onderzoek is een belangrijke stap om het ontstaan en de evolutie van endosymbiotische bacteriën, waaronder menselijke ziekteverwekkers, beter te begrijpen.
Publicatie
Dharamshi, J.E., Köstlbacher, S., Schön, M.E. et al. Gene
gain facilitated endosymbiotic evolution of Chlamydiae. Nat Microbiol 8,
40–54 (2023). https://doi.org/10.1038/s41564-022-01284-9
Naast Thijs J. G. Ettema, Matthias Horn, Jennah Dharamshi, en Stephan Köstlbacher, schreven ook Max E. Schön (Uppsala University) en Astrid Collingro (University of Vienna) mee.