Deze amoeben blijken zich aardig een weg te kunnen vinden door (een microscopische versie van) het beroemde doolhof van het Hampton Court Palace.

Met de wirwar aan weefsels en complexe vatenstelsels is het menselijk lichaam met recht een labyrint te noemen. Toch weten de meeste cellen, tussen de talloze andere ‘passanten’ die zich een weg over het interne ‘padennetwerk’ van ons lichaam banen, zonder al te veel problemen bij hun plaats van bestemming te komen. In vakblad Science schijnen onderzoekers licht op hoe ze dat doen. En wat is nou een betere manier om dat te illustreren dan de cellen een doolhof op te laten lossen?

Lees ook: Bacteriën omzeilen antibiotica met magnesium

Concentratiegradiënt

Veel cellen vinden hun weg middels chemotaxis: de ‘kunst’ de concentratie van bepaalde stoffen te registeren en daar naar te bewegen. Op deze manier verzamelen witte bloedcellen zich bijvoorbeeld rond (karakteristieke stoffen van) ziektemakers, vinden spermacellen te bevruchten eicellen en weten kankercellen zich in gevoelige weefsels uit te zaaien.

Deze vorm van chemotaxis, zo schrijven de onderzoekers, werkt echter enkel over relatief kleine afstanden. Toch kunnen sommige cellen zich over veel langere afstanden en complexere routes richting de ‘lonkende’ stofjes (zogenaamde chemoattractants) navigeren.  

Microscopisch labyrint

De onderzoekers vermoedden dat bepaalde cellen dit voor elkaar weten te spelen door de attractants niet enkel te registreren, maar ook af te breken. Aan de hand van de mate waarmee de stof vervolgens vanuit de bron wordt aangevuld, en vanuit welke richting dat gebeurt, zouden de cellen heel nauwkeurig en over langere afstanden ‘de juiste route’ kunnen bepalen.

Om hun theorie te testen, bouwden de onderzoekers piepkleine doolhoven: van relatief eenvoudig tot behoorlijk complex, met bij de uitgang een bron van zo’n ‘aantrekkelijke stof’. Het team begon het experiment met computermodellen, maar onderwierp uiteindelijk echte cellen – amoeben Dictyostelium discoideum – aan the real deal: piepkleine in siliconen chips geëtste gangenstelsels.

Nieuwe lading

De onderzoekers zagen hoe de koplopers de attractants die zich van bij de uitgang door de doolhoven verspreidden op hun weg afbraken. Vervolgens bewogen die amoeben niet zozeer richting de hoogste concentratie van de stof, maar naar daar waar de nieuwste ‘lading’ vandaan kwam. Zo wisten amoeben in veel gevallen doodlopende gangen, waar de stof zich opgestapeld had, te vermijden.

In de filmpjes hieronder zie je hoe de amoeben in steeds complexere doolhoven presteerden. De tekst gaat verder onder de filmpjes.

De amoeben bleken op deze manier relatief eenvoudig de uitgang  van de simpelere doolhoven te kunnen vinden. Zoals te verwachten, nam het aantal succesgevallen af, naarmate de doolhoven complexer werden. Desondanks, zo schrijven de onderzoekers, brengen de piepkleine organismen het er beter vanaf dan de gemiddelde mens. Petje af!

Bronnen: Science, phys.org, Science Alert

Beeld: Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK