6.2B: Oligotrofen

Een oligotroof is een organisme dat gedijt in een omgeving met een zeer laag gehalte aan voedingsstoffen. Zij kunnen worden vergeleken met copiotrofen, die de voorkeur geven aan een omgeving met veel voedingsstoffen. Oligotrofen worden gekenmerkt door trage groei, lage stofwisselingssnelheden en over het algemeen lage bevolkingsdichtheid. Oligotrofe milieus zijn onder meer diepe oceaansedimenten, grotten, gletsjer- en poolijs, diepe ondergrond, aquifers, oceaanwateren en uitgeloogde bodems. Een ecosysteem of milieu wordt oligotroof genoemd als het weinig te bieden heeft om leven in stand te houden. De term wordt algemeen gebruikt om omgevingen te beschrijven van water, ijs, lucht, gesteente of grond met zeer lage nutriëntenniveaus. Oligotrofe milieus zijn van bijzonder belang voor alternatieve energiebronnen en overlevingsstrategieën waarop het leven zou kunnen steunen. Een voorbeeld van een oligotrofe bacterie is Caulobacter crescentus.

Caulobacter crescentus is een Gram-negatieve, oligotrofe bacterie die wijdverspreid is in zoetwatermeren en -beken. Het besturingscircuit dat de voortgang van de celcyclus van de Caulobacter regelt en controleert, werkt in de gehele cel als een geïntegreerd systeem. Het controlecircuit controleert de omgeving en de interne toestand van de cel, met inbegrip van de celtopologie, terwijl het de activering van de subsystemen van de celcyclus en de asymmetrische celdeling van Caulobacter crescentus orkestreert. De eiwitten van het Caulobacter celcyclusregulatiesysteem en de interne organisatie ervan worden door veel alfaproteobacterie-soorten geconserveerd, maar er zijn grote verschillen in de functionaliteit van het reguleringsapparaat en de perifere connectiviteit met andere cellulaire subsystemen van soort tot soort. Het regelsysteem van de celcyclus van Caulobacter is door evolutionaire selectie geoptimaliseerd als een totaalsysteem dat robuust functioneert bij interne stochastische ruis en onzekerheid in de omgeving.

Het regelsysteem van de bacteriecel heeft een hiërarchische organisatie. Het signalerings- en controlesubsysteem vormt een interface met de omgeving door middel van sensorische modules die zich grotendeels op het celoppervlak bevinden. De genetische netwerklogica reageert op signalen uit de omgeving en van interne celtoestandsensoren om de cel aan de actuele omstandigheden aan te passen.