mijn kijk op

Antibioticaresistentie: bewijs voor bacteriële evolutie?

Wat is antibioticaresistentie precies en is antibioticaresistentie een bewijs voor bacteriële evolutie? Antibioticaresistentie houdt in dat bepaalde bacteriën niet meer gevoelig zijn voor de werking van één of meer soorten antibiotica. Antibiotica zijn medicijnen die bacteriën vernietigen of remmen in de groei. Antibiotica werken alleen tegen bacteriën en niet tegen virussen. Antibioticaresidentie is een wereldwijd groeiend probleem; er bestaan zogeheten 'superbacteriën' die resistent zijn tegen alle vormen van antibiotica. De evolutiebioloog Richard Dawkins schuift in zijn boek 'Het grootste spektakel ter wereld' onder meer antibioticaresistentie naar voren als een voorbeeld van bacteriële evolutie. Heeft hij daarin gelijk of gaat het hierbij niet om (opwaartse) evolutie?

• Wat is antibioticaresistentie?
• Twee vormen van resistentie
• Natuurlijke- en verworven resistentie
• Ontstaan van antibioticaresistentie
• Verticale overdracht: mutatie
• Horizontale overdracht: conjugatie en transductie
• Antibioticaresistentie: bacteriële evolutie?
• Richard Dawkins
• Bait-and-switch
• Veel voordeelopleverende mutaties vernietigen genetische informatie
• Hoe komt antibioticaresistentie tot stand?
• Pomp
• Controle-gen
• Enzym
• Geen opwaartse evolutie

Wat is antibioticaresistentie?

Twee vormen van resistentie

Resistentie verwijst naar de ongevoeligheid van een bacterie voor een bepaald antibioticum, een geneesmiddel voor het bestrijden van bacteriële infecties. Er kan onderscheid worden gemaakt tussen twee vormen van resistentie:

• natuurlijke resistentie; en
• verworven resistentie.

Natuurlijke- en verworven resistentie

Een micro-organisme (een verzamelnaam voor alle niet met het blote oog waarneembare plantaardige en dierlijke organismen), kan van nature ongevoelig zijn doordat het geen aangrijpingspunt bezit waar het antibioticum op kan inwerken. Resistentie van bacteriën tegen antibiotica kan ook verworven zijn doordat de erfelijke eigenschappen van het micro-organisme zijn veranderd. Deze genetische verandering kan ontstaan in:

• het bacteriechromosoom; of
• de plasmiden (een cirkelvormige streng DNA dat zich buiten het chromosomaal DNA bevindt).

Ontstaan van antibioticaresistentie

Hoe treedt de genetische verandering op waardoor resistentie kan optreden? Een bacterie kan op verschillende (vernuftige) manieren genetisch veranderen. Er zijn grofweg twee manieren:

• Verticale overdracht (het doorgeven van de eigenschap naar de volgende generatie); en
• horizontale overdracht (een proces waarbij genetische uitwisseling plaatsvindt zonder dat er een familierelatie is tussen de twee).

Verticale overdracht: mutatie

Erfelijk materiaal, het DNA, wordt normaal gesproken onveranderd doorgeven aan de nakomelingen. Tijdens het kopiëren van hetzelfde DNA-molecuul gaat er wel eens wat mis. Aangezien bacteriën zich razendsnel delen, bestaat er een grotere kans op een mutatie (een verandering in het DNA) dan bij andere organismen. De veranderde bacterie wordt een mutant genoemd. Vaak is een mutatie ongunstig voor het organisme. De mutant is dan minder goed aangepast aan de oude omstandigheden als zijn niet-gemuteerde soortgenoten. De mutant heeft dan ook minder kans om te overleven. Alleen de best aangepaste organismen overleven immers. Soms pakt de mutatie echter voordelig uit, bijvoorbeeld wanneer een bacterie in een omgeving waarin een antibioticum actief is een mutatie oploopt waardoor het een specifiek aangrijpingspunt verliest voor dit antibioticum, wat tot gevolg heeft dat de mutante bacterie overleeft en zich gaat vermenigvuldigen. In deze omstandigheden (dat wil zeggen: de antibioticumkuur) pakt de mutatie voordelig uit. Er ontstaat resistentie tegen het antibioticum waar de bacterie op dat moment aan is blootgesteld. De mutante bacteriën overleven en kunnen zich vermenigvuldigen.

Horizontale overdracht: conjugatie en transductie

Conjugatie duidt op de overdracht van DNA van de ene bacteriecel naar de andere en dit proces kan zowel plaatsvinden tussen bacteriën van dezelfde soort als tussen bacteriën van verschillende soorten of zelfs geslachten. Bij transductie zorgt een virus (bacteriofaag) voor overdracht van DNA van de ene naar de andere bacteriecel.

Antibioticaresistentie: bacteriële evolutie?

Richard Dawkins

De evolutiebioloog Richard Dawkins geeft in zijn boek 'Het grootste spektakel ter wereld' een aantal voorbeelden van veronderstelde bacteriële evolutie, zoals 'de bacteriën van Lenski' en bacteriële evolutie:

Veel bacteriesoorten hebben in een spectaculair korte tijd resistentie voor antibiotica ontwikkeld. Het eerste antibioticum, penicilline, werd per slot van rekening pas ten tijde van de Tweede Wereldoorlog door Lorey en Chain ontwikkeld. Sinds die tijd zijn er met regelmatige tussenpozen nieuwe antibiotica ontdekt – en hebben bacteriën tegen bijna ieder daarvan resistentie ontwikkeld.¹

Bait-and-switch

Dawkins gebruikt hier de bait-and-switch truc, waarbij de betekenis van een term (in dit geval 'evolutie') verandert. Er wordt variatie, mutatie en natuurlijke selectie in de natuur waargenomen. Dat staat buiten kijf; zowel evolutionisten als creationisten zijn het daarover eens. Evolutionisten noemen deze processen echter 'evolutie' en wordt het onder (opwaartse) evolutie geschaard. Deze voor iedereen waarneembare natuurlijke processen worden gebruikt om evolutie te 'bewijzen', terwijl het om twee verschillende zaken gaat: bait-and-switch.

Natuurlijke selectie kan alleen op basis van de informatie van de genenpool –de oorspronkelijk (geschapen) informatie in de soort– plus enkele defecte genen, veroorzaakt door mutaties. De evolutie van microbe naar mens vereist echter een immense toename aan genetische informatie (en ordening), aangezien er volgens deze theorie uit een simpel organisme of een simpele levende cel (wat op zich een oxymoron is, daar de eenvoudigste van alle levende systemen die thans op aarde bestaan, eencellige bacteriën, uitermate ingewikkelde objecten zijn), talrijke nieuwe, complexere levensvormen zijn voortgekomen, waarbij het DNA veel meer informatie bevat dan de eerste levensvorm. De interactie tussen mutaties (wat de bron moet zijn voor nieuwe genetische variatie) en natuurlijke selectie (van voordelige mutaties) zou deze genetische informatie moeten voortbrengen.

Veel voordeelopleverende mutaties vernietigen genetische informatie

Kortom, bij opwaartse evolutie moet er sprake zijn van een opeenstapeling van niet-repareerbare, voordelige, code-uitbreidende, overerfbare mutaties waarbij de lengte van het DNA groeit.[2] Dit proces ligt evenwel niet ten grondslag aan antibioticaresistentie. Resistentie tegen antibiotica kan daarom niet dienen als voorbeeld van (opwaartse) evolutie. Ofschoon mutaties voordelig kunnen zijn (gegeven bepaalde omstandigheden op een bepaald moment), hebben ze vaak een informatie-vernietigend effect. Dit geldt ook voor de meeste mutaties die zorgen voor resistentie.

Hoe komt antibioticaresistentie tot stand?

Antibioticaresistentie kan via verschillende mechanismen tot stand komen, waarbij ofwel reeds bestaande genetische informatie wordt uitgewisseld of de hoeveelheid genetische informatie afneemt door mutatie(s). Van dat laatste mechanisme geven we een aantal geobserveerde voorbeelden.[3]

Pomp

Het antibioticum moet vaak de bacteriecel in worden gepompt met behulp van een speciaal eiwit in de celwand. Een mutatie kan deze pompwerking uitschakelen, waardoor wordt voorkomen dat de bacterie zijn eigen beul naar binnen pompt. De bacterie is dan resistent tegen dit antibioticum, maar het betaalt wel een prijs daarvoor. De bacterie met een defecte pomp, de mutant, zal in een omgeving zonder dit antibioticum minder goed aangepast zijn als zijn onveranderde soortgenoten, aangezien de pomp ook voedingsstoffen en andere nuttige stoffen de cel inpompt.

Controle-gen

Een controle-gen reguleert de productie van een enzym dat antibioticum vernietigt, bijvoorbeeld penicillinase dat penicilline vernietigt. Bacteriën kennen hiermee een natuurlijke weerstand tegen het antibioticum penicilline. De informatie om dit enzym (penicillinase) te produceren was reeds in de genenpool aanwezig vóórdat penicilline ontdekt werd. Een mutatie dat dit gen uitschakelt, vernietigt de regulatie van de productie, zodat er een flinke hoeveelheid van dit enzym wordt geproduceerd. Een dergelijke bacterie kan daardoor meer antibiotica verdragen. De mutant is echter minder goed aangepast als zijn onveranderde soortgenoten in een omgeving zonder dit antibioticum, aangezien het kostbare middelen verspilt doordat het meer van dit enzym aanmaakt dan nodig is.

Enzym

Enzymen zijn complexe eiwitten, gespecialiseerd in specifieke chemische taken, zoals het omzetten of afbreken van bepaalde stoffen. Een mutatie kan de specificiteit van dat enzym doen verminderen, dat wil zeggen dat het niet meer zijn belangrijkste taak zo goed doet en dat het tot op zekere hoogte ook invloed op andere stoffen uitoefent. Normaliter zou een biologisch systeem met een dergelijke mutatie niet goed functioneren, aangezien verminderde specificiteit per definitie verlies van informatie betekent. Maar soms is de andere getroffen stof toevallig een antibioticum, waardoor de mutatie voor resistentie zorgt.

Geen opwaartse evolutie

Antibioticaresistentie welke ontstaat doordat reeds bestaande genetische informatie wordt uitgewisseld of door mutaties waarbij de hoeveelheid genetische informatie afneemt, is dus in het geheel geen voorbeeld van opwaartse evolutie. De onderliggende mechanismen van antibioticaresistentie ondersteunen niet de veronderstelde 'microbe-tot-mens'-evolutie. Antibioticaresistentie heeft niets te maken met het creëren van nieuwe genetische informatie, er wordt geen nieuw DNA gegenereerd, wat wel nodig is voor opwaartse evolutie.

Antibioticaresistentie is geen voorbeeld van opwaartse evolutie, maar van variatie binnen een bepaalde bacteriesoort. Mutatie en horizontale genoverdracht zijn mechanismen die bacteriën in staat stellen zich aan te passen aan hun omgeving, ook als deze voor hen vijandig is door de aanwezigheid van een antibioticum. Mutatie en natuurlijke selectie worden door Dawkins en andere evolutionisten gezien als de drijvende kracht van evolutie, maar het leidt in werkelijkheid tot een verlies van een oorspronkelijk functioneel gen waarbij de hoeveelheid genetische informatie afneemt.

Noten:

1. Richard Dawkins. Het grootste spektakel ter wereld: bewijs voor evolutie. Nieuw Amsterdam Uitgevers, 2009. pp. 125-126.
2. Wim de Jong en Hans Degens. Schepping en evolutie: de wetenschappelijke stand van zaken. www.evoskepsis.nl
3. Jonathan Sarfati. The greatest hoax on earth? Refuting Dawkins on evolution. Creation Book Publeshers, Atlante, Georgia, USA, 2010. p. 69.

Lees verder

• Natuurlijke selectie en seksuele selectie: evolutie?
• Zaadleider: bewijs van slecht ontwerp? – Richard Dawkins
• Nutteloze lichaamsdelen? - Over evolutie en ontwerp
• Evolutie en geloof: evolutietheorie is een mythe, geen feit
• Het geheime logboek van topnerd Tycho: Oranje & Dekker