Ook nanogaatjes vangen bacterie niet

Dat blijkt uit onderzoek van het Kavli Institute of Nanosciencevan de TU Delft. De Delftse wetenschappers maakten op eensiliciumchip met nanofabricage minuscule kanaaltjes tussen kleinekamertjes met bacteriën. Deze kanaaltjes hebben een breedte vanongeveer een micrometer en een lengte van 50 micrometer. Vervolgensbestudeerden ze het gedrag van bacteriën van de soortE.coli en B. subtilis in deze speciale omgeving.De bacteriën zijn door genetische modificatie fluorescerend gemaakten daardoor met een speciale microscoop goed te volgen. 

Platgedrukt

Normaliter zwemmen deze bacteriën. Ook in verrassend smallekanaaltjes bleken de bacteriën hun zwemvermogen te behouden. Zelfsin kanaaltjes die slechts 30 procent breder zijn dan hun eigendiameter (van ongeveer 1 micrometer) zwemmen ze nog net zo actiefals normaal.

In nog smallere submicron kanaaltjes stopten de zwembewegingenmaar trad een geheel onverwacht effect  op: het bleek dat debacteriën zich op een andere manier toch door ultrasmalledoorgangen blijken te kunnen worstelen, namelijk door te groeien enzich te delen. De Delftenaren constateerden dat E. colibacteriën op die manier doorgangen kunnen passeren die slechts dehelft van hun eigen diameter breed zijn.

Postdoc-onderzoeker Jaan Männik: ‘Daarover waren we zeerverrast. De bacteriën worden helemaal platgedrukt. Zowel in dekanaal als wanneer ze uiteindelijk aan de andere kant uit hetkanaaltje komen, hebben ze allerlei wonderlijke vormen. Helemaalbijzonder is echter dat ze in de kanalen, en dus onder extremeomstandigheden, met normale snelheden blijven groeien en zichdelen. Blijkbaar is hun vorm daarvoor niet bepalend.’

Onderaardse bacteriën, membraanfilters enpacemakers

De platte bacteriën vormen een nieuw ‘fenotype’, een nieuwebacteriële verschijningsvorm. Die vorm kan volgens de onderzoekerswel eens frequenter voorkomen dan je zou denken. Zo is demeerderheid van de biomassa op aarde (!) te vinden onder de grond.Daar leven bacteriën vaak in ruimtes met afmetingen van rond demicrometer.

Het onderzoek suggereert dat er in kleine ruimtes veel meerbacteriën aanwezig kunnen zijn dan altijd werd gedacht. Mogelijkheeft dit directe consequenties, bijvoorbeeld voor membraanfilters(met kleine poriën) voor waterzuivering en voor medischetoepassingen – denk aan pacemakers  – waar bacteriën zo veelmogelijk buitengesloten moeten worden. De resultaten van hetonderzoek geven bovendien meer fundamenteel inzicht in het gedragvan bacteriën die opgesloten zitten.

Multidisciplinair

Er is wetenschappelijk nog weinig bekend over het effect van ditsoort beperkte ruimtes op het gedrag van bacteriën. Volgens prof.Cees Dekker, een van de leiders van het Delftse onderzoek, heeftdit te maken met de noodzakelijke combinatie van heel verschillendedisciplines. ‘Microbiologen houden zich over het algemeen nietbezig met nanofabricage waarmee we dit gecontroleerd kunnenonderzoeken, en omgekeerd weten nanowetenschappers meestal weinigvan het gedrag van bacteriën. In onze afdeling Bionanoscienceproberen mijn collega Juan Keymer (evolutiebioloog) en ik dezedisciplines nu te combineren. En dat leidt tot allerlei nieuweontdekkingen.’