Bacteriën gebruiken zelfgemaakt slijm als pantser tegen vijanden en vijandelijke stoffen, waaronder onze antibiotica. Wetenschappers willen beter begrijpen hoe bacteriën hun eigen slijm produceren, in de hoop zo hun pantser te kunnen breken.
Één pot kinderlijm, scheerschuim, lenzenvloeistof en eventueel wat kleurstof of glitter. Meer heb je niet nodig om zelf slijm te maken. Wat wij kunnen, kunnen bacteriën zelfs nog beter!
Je hebt het misschien al eens geprobeerd, zelf slijm maken. Je giet een flesje kinderlijm in een grote kom, voegt scheerschuim toe en roert tot je een plakkerig goedje krijgt. Hierna voeg je geleidelijk aan lenzenvloeistof toe totdat de slijm kneedbaar is met je handen. Zeer gemakkelijk en alles kan je gewoon kopen bij de Action! Wat als ik je zei dat bacteriën ook slijm aanmaken?
Helaas is de situatie voor hen wel wat anders. Zij gaan niet naar de winkel, maar maken elk ingrediënt zelf. Hierdoor moeten ze veel energie steken in het maken van dit slijm. Niet getreurd, hoewel wij enkel spelen met slijm, is het voor hen van levensbelang.
De ingrediënten
Net zoals ons slijmrecept bestaat het slijm van bacteriën uit verschillende ingrediënten, ook wel componenten genoemd. Er is geen standaard recept. Hoeveel van elke component gemaakt wordt, hangt af van de bacteriesoort en de omgeving waarin hij zich bevindt.
Deze componenten zijn onder andere eiwitten, suikers of combinaties daarvan. Soms bevat het slijm eigenaardigere ingrediënten zoals DNA, iets dat normaal binnenin de bacterie zit. De combinatie van al deze componenten creëert een plakkerige slijm, waardoor de bacteriën aan elkaar of aan verschillende oppervlaktes vastplakken.
Van levensbelang
Het maken van al deze componenten kost de bacterie veel energie. Zo veel zelfs dat hij er zich trager door kan voortplanten. Het helpt ook niet dat het slijm ervoor zorgt dat afvalstoffen vast blijven zitten en dat nieuw voedsel moeilijker tot bij bacterie geraakt.
Waarom doet de bacterie dit dan? Wel, de slijmlaag voorziet de bacterie van veel voordelen.
Bacteriën die leven in een slijmlaag zijn beter bestand tegen uitdroging omdat het slijm water vasthoudt. Het slijm kan ook werken als een beschermend schild. Antibiotica, ontsmettingsmiddelen, ons immuunsysteem of andere schadelijke stoffen kunnen de bacterie moeilijker doden.
Daarbovenop zijn ze moeilijker te verwijderen van oppervlaktes. Dit komt doordat ze stevig vast hangen en de slijm veerkracht biedt.
Meer zelfs, de slijmlaag is ook een babbelcafé. Omdat de bacteriën zo dicht bij elkaar zitten, communiceren ze makkelijker met elkaar. Ze kunnen DNA met elkaar uitwisselen waardoor ze bijvoorbeeld nieuwe en betere eigenschappen krijgen, of ze waarschuwen elkaar voor gevaar waardoor ze zich sneller kunnen klaarmaken voor de strijd. Wegvluchten gaat natuurlijk moeilijk als je vastplakt, maar samen staan ze sterk.
Het slijm als schild
Leven in een slijmlaag biedt de bacterie bescherming, net zoals wij beschermd worden van slecht weer als we binnen in ons huis zitten.
Natuurlijk zorgt het slijm ervoor dat schadelijke stoffen gewoonweg moeilijker bij de bacterie geraken. Het verspreidt zich moeilijker in het slijm door het netwerk van componenten en de plakkerigheid. Toch gebeurt er zo veel meer dan enkel deze vermoeilijkte toegang!
Sommige bacteriën maken componenten aan die de schadelijke stoffen vernietigen. Door de moeilijke beweegbaarheid in de slijmlaag, blijven deze dicht bij de bacterie zitten waardoor ze in een grotere hoeveelheid aanwezig zijn en meer van de schadelijke stoffen vernietigen.
Door het slijm geraken voedingsstoffen en zuurstof moeilijker bij de onderste bacteriën. Omgekeerd geldt ook dat afvalstoffen van de bacterie minder snel weggevoerd worden naar de buitenwereld. Een gevolg hiervan is dat binnen één slijmlaag, er verschillende omgevingen gecreëerd worden met verschillende hoeveelheden voedsel, zuurstof en afvalstoffen.
In sommige van deze omgevingen verliezen de schadelijke stoffen hun werking. Bijvoorbeeld als de omgeving zo slecht wordt door het afval, dat de stof als het ware stuk gaat.
Veel schadelijke stoffen werken in op groeiende bacteriën. Door de hoge energiekost van de slijmaanmaak, groeien de bacteriën trager. Ook is het mogelijk dat de omgeving ondertussen zo slecht is geworden dat de bacterie in een beschermde slaaptoestand is gegaan, gelijk een winterslaap, om de moeilijkere periode te overbruggen. Zelfs al bereikt de schadelijke stof de bacterie, en is het nog actief, zal het minder goed werken.
Als een bacterie in een slijmlaag leeft, gedraagt hij zich ook anders dan wanneer hij vrij zwemt. Ze passen bijvoorbeeld hun buitenste laag aan waardoor ze extra beschermd zijn, een beetje zoals een extra jas aantrekken. Vaak worden speciale poorten bijgebouwd die de schadelijke stoffen naar buiten duwen, moest het toch binnen in de bacterie geraken.
Deze extra bescherming is al actief of wordt geactiveerd wanneer de bacterie het signaal van een andere bacterie krijgt dat er problemen op komst zijn. Het voordeel van dicht bij elkaar leven!
De slijmlaag klinkt nu als een gevangenis waar de bacteriën vast zitten onder slechte omstandigheden. Toch is dit niet zo. Het slijm beschermt hen en geeft hen de kans om lang aanwezig te zijn in de omgeving waar ze willen zijn. Delen van de slijmlaag breken af of bacteriën breken zelf los om zo op zoek te gaan naar nieuwe omgevingen indien hun huidige toch te slecht wordt.
De invloed op ons
De lijst van bacteriesoorten die slijm maken, is zeer lang. In sommige gevallen is deze slijmaanmaak zeer nuttig voor ons.
Zo zijn er bacteriën die zich door middel van hun slijm vasthechten aan de wortels van planten. De wortels geven hen extra suikers. In ruil beschermen ze de plant tegen vijandige bacteriën en voorzien ze de plant van extra voeding. Hierdoor groeit de plant beter.
Toch staan er ook veel slechte bacteriën op de lijst. Sommige ervan maken ons ziek. Slijmvorming van een bacterie kan de reden zijn waarom een infectie lang aanhoudt doordat de antibioticum niet werkt. Andere slijmvormende bacteriën geven problemen in de industrie omdat ze ongewenste stoffen aanmaken of zelfs de pijpleidingen deels verstoppen met hun slijm.
Deze slechte bacteriën bestrijden we liefst zo snel en efficiënt mogelijk met ontsmettingsmiddelen, antibiotica of ons eigen immuunsysteem. Door de aanmaak van hun slijm gaat dit moeilijker.
In mijn onderzoek bestudeer ik slijmvorming in Salmonella. Deze bacterie zorgt voor darmontstekingen in mensen en dieren, waardoor een goede bestrijdingsmethode essentieel is! Om de slijmvorming in Salmonella tegen te kunnen gaan, moeten we weten hoe deze eigenlijk gemaakt wordt, wat ik probeer te ontrafelen.
Moest je meer willen weten, twijfel niet om me te contacteren via mail (jolien.meesters@kuleuven.be) of LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/jolien-meesters-2004b613a/). Heb je wetenschappelijke interesse in de onderzoeksgroep MiCA (KU Leuven) waar ik werk? Bekijk dan zeker onze website (https://www.micalab.be/) of volg onze LinkedIn (https://www.linkedin.com/company/mica-lab/) .
Extra (wetenschappelijke) bronnen voor zij die geïnteresseerd zijn:
- Dincer S. et al. (2020). Antibiotic Resistance in Biofilm. In S. Dincer, M. S. Özdenefe, & A. Arkut (Eds.), Bacterial Biofilms. IntechOpen.
- Gudynaite D. et al.(2022) Bacterial Biofilms: Did You Know They Can Help Us?. Frontiers Young Minds. [online] available on https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2022.626305 (22/12/2022)
- Steenackers H. et al. (2012). Salmonella biofilms: An overview on occurrence, structure, regulation and eradication. Food Research International. 45(2):502531
