Reus in chemische oorlogsvoering

Bacteriën die zelf antibiotica maken? Het klinkt misschien vreemd, maar het merendeel van de antibiotica die we vandaag gebruiken, is wel degelijk afkomstig van schimmels en bacteriën zelf. Een schoolvoorbeeld is het geslacht Streptomyces: deze bacteriën produceren twee derde van alle in de natuur voorkomende antibiotica, waaronder tetracycline, erytromycine, vancomycine en streptomycine. Deze laatste werd in de 20ste eeuw ontdekt door Selman Waksman, een bodemmicrobioloog die Streptomyces griseus isoleerde uit grond van zijn tuin en ontdekte dat deze streptomycine produceert: het eerste antibioticum werkzaam tegen tuberculose. Voor deze ontdekking ontving Waksman in 1952 de Nobelprijs voor Geneeskunde. Sindsdien zijn streptomyceten het onderwerp geweest van intensief onderzoek, wat heeft geleid tot aanzienlijke vooruitgang in de geneeskunde en biotechnologie.

Streptomyceten leven in de bodem, een ecosysteem dat wemelt van een verscheidenheid aan micro-organismen zoals schimmels en bacteriën die met elkaar concurreren en samenwerken. Deze interacties kunnen worden gezien als ‘chemische oorlogsvoering’, aangezien ze chemische stoffen gebruiken om andere micro-organismen in de bodem te bestrijden of ermee samen te werken. Streptomyceten zijn kampioen in het produceren van bioactieve stoffen die een interactie aangaan met bacteriën, schimmels en zelfs menselijke cellen. Naast antibiotica produceren streptomyceten immunosuppressiva zoals rapamycine, antikankermiddelen zoals actinomycine D en bleomycine, en antischimmelmiddelen zoals nystatine en amfotericine B. Ondanks deze ontdekkingen zijn er nog heel wat genen in Streptomyces waarvan we de functie niet kennen, die mogelijk nog meer bioactieve stoffen produceren. Er valt dus nog heel wat te ontdekken over het potentieel van deze opmerkelijke groep micro-organismen.

Lineair chromosoom

Naast alle toepassingen in de geneeskunde en biotechnologie zijn Streptomyces-bacteriën ook om andere redenen uniek en interessant. Het genetische materiaal van streptomyceten bestaat bijvoorbeeld als een lineair chromosoom, terwijl de meeste andere bacteriën over cirkelvormige chromosomen beschikken. Dit lineaire chromosoom heeft belangrijke implicaties voor de genetische mechanismen en de evolutionaire geschiedenis van dit fascinerende geslacht. Daarnaast is de geur die sommige streptomyceten produceren bijzonder. Velen omschrijven die als ‘de geur van een bos in de lente na een regenbui’. Deze geur wordt veroorzaakt door een stof genaamd geosmine, die wordt geproduceerd door streptomyceten voor het lokken van springstaarten - kleine insectjes die leven op de bosbodem - die zo de Streptomyces-sporen kunnen verspreiden.