Kweek eencelligen in een emulsie die ze uit elkaars buurt houdt, en je ziet vanzelf wie het efficiëntste metabolisme heeft. Daar kan de industriële biotechnologie haar voordeel mee doen, suggereren Nederlandse systeembiologen in PNAS.

VU-onderzoeker Bas Teusink en collega’ denken onder meer aan verbetering van de efficiëntie van melkzuurbacteriën die worden ingezet om kaas of yoghurt te maken. Op voorwaarde overigens dat verhoogde efficiëntie inderdaad leidt tot betere kaas, wat nog moet worden onderzocht.

De emulsie bestaat uit waterdruppeltjes in olie. De waterfase wordt daarbij vooraf dusdanig verdund, dat in elk druppeltje hooguit één cel terechtkomt.

Die cellen moeten het vervolgens doen met de beperkte hoeveelheid voedingsstoffen die óók in dat druppeltje terecht is gekomen. Exemplaren die genetisch dusdanig in elkaar zitten dat ze die voedingsstoffen optimaal kunnen benutten, zijn dus in het voordeel. Het gevolg is dat ze relatief veel nakomelingen krijgen.

Na verloop van tijd leg je de emulsie onder de microscoop en selecteer je de druppeltjes waarin de meeste cellen zitten. Met dat materiaal kweek je verder.

In een normale bioreactor zijn zulke cellen juist in het nadeel. Efficiëntie gaat immers meestal samen met tragere groei. Zolang er onbeperkt te eten is, zijn het de snelste groeiers die de meeste nakomelingen krijgen - en die bevolkingsgroep is helemaal niet efficiënt want waarom zou ze.

Op moleculair niveau blijkt de balans tussen efficiëntie en snelheid overigens te worden ingesteld door toevallige mutaties in het glucosetransportmechanisme. Die veranderingen gaan net zo gemakkelijk de ene als de andere kant uit, en dat is de reden dat zo’n melkzuurbacterie zich relatief gemakkelijk kan aanpassen aan wisselende omstandigheden.

Teusink ziet wel aankomen dat je dit selectieproces regelmatig zult moeten herhalen. Na afloop verhuizen de geselecteerde cellen immers toch weer naar een grote kweekbak. Door nieuwe mutaties zullen dan vanzelf weer nieuwe, inefficiënte snelle groeiers ontstaan die de rest gaan overvleugelen.

Waarbij in het persbericht nog wordt opgemerkt dat die bacteriën dus precies zo omgaan met hun leefmilieu als mensen. Dat kunnen we in onze zak steken.

bron: VU, PNAS