Een kijkje in de grimmige wereld van de 'zombie-bacterie’

Bij het woord 'zombie' denken we algauw aan horror, maar ook in 'de echte wereld' bestaan zombies. Om ze te vinden hoef je niet ver te kijken: de natuur zelf heeft zo zijn wrede voorbeelden van parasieten die een (groter) organisme overnemen en vervolgens allerlei ongewenste veranderingen veroorzaken. Denk daarbij aan schimmelsporen die uit het hoofd van een mier knallen, of stuiptrekkende, van ingewanden ontdane lieveheersbeestjes.

Een recente publicatie uit het magazine Trend in Plant Science geeft nieuw inzicht over een speciaal soort bacteriën die je misschien wel de 'zombie-bacterie' kan noemen. 'Fytoplasma' is een bacteriënfamilie die zich verspreidt via insecten, neerstrijkt op een plant en vervolgens de structuur van die plant naar eigen wens aanpast.

Als de plant eenmaal besmet is, beginnen er opeens blad-achtige structuren te groeien in plaats van de verwachte bloesem. De plant verliest hierdoor de mogelijkheid tot reproduceren, terwijl deze daarbij nog meer ruimte geeft aan de bacterie. Het is vergelijkbaar met de manier waarop een virus een gezonde cel overneemt en aan zijn wil ondermijnt, maar nu neemt de bacterie de hele plant over.

Officieel staat dit proces bekend als 'homeotische mutatie', waarbij de structuur van iets wordt "omgevormd naar de wil van iets anders," verklaart het onderzoek uit Trends in Plant Science. "De Antennapedia-mutant bij Drosophila (fruitvliegjes) zorgt er bijvoorbeeld voor dat er pootjes groeien op de hoofden van de vliegjes, in plaats van antennes. Een vergelijkbare misvorming vindt ook plaats bij de Sepallata (sep) mutant bij Arabidopsis (een koolsoort), waarbij een paar kelkbladeren of normale bladeren groeien in plaats van de gebruikelijke bloemorganen."

In beide van bovenstaande voorbeelden ontstaan de vergroeiingen door genetische herprogrammering. Toch is het in het geval van de fytoplasma bacterie niet helemaal hetzelfde. De zombie-bacterie verstoort namelijk het ontwikkelingsproces van zijn gastheer zelf door de afscheiding van zogenaamde effector-eiwitten: moleculen die allerlei verschillende functies hebben, in verschillende situaties. Denk hierbij aan de regulering van enzymactiviteit, genexpressie en/of celsignalering. Samen zijn ze krachtig genoeg om het organisme daarmee helemaal over te nemen, en dat is dus het verschil met eerder genoemde mutanten bij de fruitvliegjes en de koolsoort.

Het vermogen van de bacterie om de plant te doen stoppen met het produceren van bloemen en in plaats daarvan vreemde bladeren te laten maken, een symptoom dat ook wel phyllodie wordt genoemd (zie hieronder), wordt gezien als een opvallend en extreem voorbeeld van schade berokkend door effector-herprogrammering.

"De veranderingen in de bloemstructuur zijn vaak zo verregaand dat planten steriel worden na besmetting," schrijven de onderzoekers vervolgens. "Veel phytoplasma-strengen kunnen functioneren op een wijd scala aan gastheren, en worden door dwergcicaden, lantaarndragerachtigen en andere gerelateerde insecten verspreid bij het opzuigen van het floeëmsap van planten. Op die manier kan een infectie zich dus ontzettend snel verspreiden, met verregaande gevolgen als sommige economisch belangrijke gewassen worden aangetast."

Zoals de auteurs van het onderzoek opmerken, valt er nog veel onderzoek te verrichten naar de fytoplasma-bacterie en zijn effecten op het grote scala aan plantsoorten waar hij op kan leven. Phyllodie is slechts één van de effecten die de bacterie kan hebben: dwerggroei en heksenbezem (waarbij een enkele groeitop zich tot een grote hoeveelheid groeitoppen ontwikkelt) zijn twee andere voorbeelden van gevolgen. Het resultaat gaat er een beetje uit zien als een heksenbezem (vandaar de naam), of een vogelnest in een boom.

De onderzoekers moeten ook nog aantonen op wat voor manier de fytoplasma-bacterie de insecten op wie ze meereizen beïnvloeden.

"Het is duidelijk dat we nog maar aan het begin staan van de wetenschap naar fytoplasma," concludeert het onderzoek. "De meest opwindende jaren in de 'zombie-wetenschap' liggen misschien nog wel voor ons."