En lommelykt i havet

Bakterier er utrolig tilpasningsdyktige og kan leve i de underligste miljøer. Mikrobiologer har funnet ut at bakterier lever stort sett overalt. Vi finner dem i jorden, i vannet, i luften, på planter og dyr. De lever også på alle overflatene i kroppen vår. Tenk deg det, kroppen din er hjem for trillioner av bakterier! Det er ganske så fantastisk!

I havet utenfor Hawaii bor blekkspruten Hawaiian bobtail squid (Euprymna scolopes). Om dagen sover den nedgravd i sanden, men om natten kommer den opp fra gjemmestedet sitt for å jakte på mat nær overflaten. Blekkspruten er imidlertid selv en ettertraktet godbit for større rovdyr, og mot en stjerneklar nattehimmel blir de farlig synlig om de kaster en mørk skygge. Heldigvis for blekkspruten har den inngått en effektiv allianse med en selvlysende bakterie.

Vibrio fischeri er en spennende marin bakterie som har funnet et ganske så merkelig sted å bo. Den søker nemlig ly i små, spesielle hulrom som blekkspruten har på undersiden av kroppen. De spesielle hulrommene kalles for lysorganer.

Hawaiian Bobtail squid. Foto: Mattias Ormestad

Selvlysende bakterier

Det som gjør bakteriene så spennende, er at de også kan lage lys ved å samarbeide og kommunisere. Det blir jo ikke mye lys av én enkelt bakterie, så derfor er bakterien så lur at den snakker med alle bakterievennene sine og får dem med på å lyse samtidig.

Vi har lenge sett for oss at bakteriene lever alene, helt overgitt til seg selv. Men i de aller fleste tilfeller liker bakterier å leve sammen i små samfunn der de kan samarbeide om å beskytte seg, skaffe mat og kvitte seg med avfall. For å klare å samarbeide med hverandre og lage slike samfunn, må bakteriene kunne «snakke» med hverandre. Dette gjør de ved hjelp av forskjellige signalmolekyler som de slipper ut i nærmiljøet, slik at andre bakterier skal kunne fange dem opp. Når konsentrasjonen av et signalmolekyl har nådd en viss terskelverdi, vil alle bakteriene samtidig skru på genene som kontrolleres av det signalmolekylet. På denne måten kan bakteriene blant annet kontrollere evnen til å feste seg til overflater, til å bevege seg … eller til å lyse.

Lyset som bakterien lager, kalles bioluminescens: lys som blir laget i en kjemisk reaksjon av en levende organisme. V. fischeri produserer et pigment som heter luciferin som kan sende ut lys og et enzym som heter luciferase. Lyset blir produsert i den kjemiske reaksjonen som skjer når enzymet luciferase katalyserer reaksjonen der luciferin blir oksidert. I reaksjonen frigjøres energi i form av blågrønt lys: bioluminescens.

Harmonisk samliv i havet

Bakterien og blekkspruten lever sammen i et symbiotisk forhold der begge to har god nytte av hverandre. Forholdet mellom bakterien og blekkspruten begynner allerede når blekkspruten er ung ved at blekkspruten suger inn V. fischeri i sine lysorganer. Disse lysorganene inneholder alle aminosyrer og næringsstoffer som bakteriene trenger, samtidig som hulrommene gir dem beskyttelse. Derfor blir bakteriene værende inne i de små, hule lysorganene. Blekkspruten, på sin side, benytter seg av V. fischeris evne til å lyse og til å kommunisere for å beskytte seg mot rovdyr når den jakter om natten.

Om dagen ligger blekkspruten nedgravd i sanden og sover. Om natten kommer den frem for å jakte på mat nær overflaten. Rovdyr som svømmer nede på bunnen vil enkelt kunne oppdage blekkspruten som en mørk skygge mot nattehimmelen opplyst av stjerner og av månen. Men blekkspruten vender da sine lysorganer nedover slik at rovdyret ikke skal kunne se skyggen av blekkspruten i lyset fra nattehimmelen. Blekkspruten har også sensorer som gjør at den kan regulere hvor mye lys bakteriene må produsere for at blekkspruten skal kunne gjemme seg bort. Blekkspruten skrur lysstyrken opp eller ned ved å regulere hvor mye oksygen som kommer inn i lysorganene.

Bakterien kommer bare til å lyse når mange nok bakterier snakker sammen, slik at konsentrasjonen av signalmolekyler blir høyere enn terskelverdien for å starte en felles reaksjon. Hver morgen, når blekkspruten graver ned seg i sanden for å sove, skyller den omtrent 90 % av bakteriene i lysorganene ut i sjøen. Dermed faller antallet bakterier under terskelverdien, og lysproduksjonen slutter. I løpet av dagen vil bakteriene inne i lysorganene formere seg igjen. Når kvelden kommer og blekkspruten skal ut og jakte, har antallet igjen nådd opp til terskelverdien og V. fischeri begynner å lyse. På den måten har bakterien og blekkspruten funnet en fin måte å leve sammen på.