Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap

Kan det være bakterienes våpen som gir oss en sunn tarmflora? På NMBU forsker vi på hvordan de påvirker tarmens utvikling hos spedbarn.

Tarmmikrobiotaen er samlebetegnelsen på alle bakteriene som lever i tarmen. De bidrar til fordøyelsen av maten vi spiser, de trener immunforsvaret vårt så vi blir mer motstandsdyktige mot sykdommer, og de beskytter oss mot bakterier som kan gjøre oss syke. 

I likhet med oss mennesker, er tarmbakteriene forskjellige. De har spesialisert seg på ulike oppgaver, og for at tarmen skal fungere som den skal, er det viktig å ha et stort utvalg av bakteriespesialister. En tarmmikrobiota med et stort mangfold av bakterier er mer hardfør enn én med færre typer bakterier.

Fra barn til voksen

Når et barn blir født, blir det utsatt for bakterier fra moren og miljøet rundt, og disse bakteriene koloniserer raskt barnets tarm. Hvilke bakterier som fortsetter å trives i tarmen over tid påvirkes i stor grad av maten barnet spiser. Slik drives utviklingen av tarmmikrobiotaen framover til den har nådd en bakteriesammensetning som ligner det man finner hos voksne.

Bakteriene i tarmen kjemper for tilværelsen i et miljø der næringsstoffer og en plass å slå seg ned på er begrenset. Konkurransen kan være ekstra hard mellom nært beslektede arter fordi de ofte benytter seg av de samme ressursene. I krigen tar de med seg hjemmelagde våpen: små proteiner som kalles bakteriociner. 

Bakterienes krig

I denne bakteriocin-krigen vinner noen arter territorium og kan utvide sin armé, mens andre arter mister territorium eller dør ut. Siden noen arter blomstrer opp og andre arter forsvinner, påvirker denne krigføringen bakteriesammensetningen i tarmen.

I en nylig utført studie undersøkte vi utbredelsen av bakteriocin-krig i tarmen til spedbarn og voksne. Det gjorde vi ved å se på hvor gode tarmbakteriene i de to aldersgruppene var til å lage bakteriociner. 

Vi fant at bakteriocin-krig var mer utbredt hos spedbarn enn hos voksne, noe som kan tyde på at bruk av bakteriociner er mer fordelaktig i et miljø som er i stadig utvikling. Vi fant også at tilstedeværelse av bakteriociner økte mangfoldet mellom nært beslektede bakterier. Dette overrasket oss da vi i utgangspunktet antok at bakteriocin-krig skulle redusere mangfoldet til tarmmikrobiotaen.

Stein- saks- papir

Det finnes en kjent evolusjonsmodell som kan gi oss en forklaring på hvordan bakteriociner kan fremme bakterielt mangfold. Den såkalte stein-saks-papir-modellen beskriver et scenario der tre komponenter konkurrerer, uten at noen av dem kan vinne. Saks tar papir, papir tar stein og stein tar saks. 

Ifølge modellen kan tre beslektede bakterier konkurrere i en evig runddans, gitt at hver av bakteriene har en fordel som setter en av de andre ut av spill. La oss tenke oss at saksen er en bakterie som kan lage et bakteriocin, steinen er en bakterie som er immun mot bakteriocinet og at papiret er en sensitiv bakterie som hemmes av bakteriocinet.

Bakteriocin-produsentens fordel er bakteriocinet som setter den sensitive bakterien ut av spill. Fordelen til den sensitive bakterien er at den kan vokse raskere enn den immune bakterien fordi det er energikrevende å vedlikeholde gener for bakteriocin-immunitet. 

Den sensitive bakterien kan derfor forbigå den immune bakterien. Av samme grunn kan den immune bakterien vokse raskere enn bakteriocin-produsenten fordi produsenten har gener for både bakteriocin-produksjon og immunitet. Slik kan de tre slektningene holde hverandre i sjakk, uten at noen dem hverken forsvinner eller tar over ressursene fullstendig.

Stein-saks-papir-modellen forklarer derfor hvordan disse bakterieslektningene kan eksistere sammen i tarmmikrobiotaen hos spedbarn, selv om de konkurrerer om de samme ressursene. Dette opprettholder en høy diversitet.

Siden en velfungerende tarm trenger mange, ulike bakterier, ser det ut til at bakterienes krigføring er fordelaktig for spedbarnet og dets stadig utviklende tarmmikrobiota.

LES OGSÅ

Dagens grøt­debatt er som et ekko fra 160 år siden

Kostråd: Så hva kan vi egentlig spise til jul da?