Promotie: Microbial Evolution at Multiple Scales

Micro-organismen zijn levensvormen die te klein zijn om met het blote oog te zien, zoals bacteriën en virussen. Zij hebben grote invloed op het menselijk leven. Sommige micro-organismen maken ons ziek, terwijl onze darmbacteriën juist helpen bij het verteren van voedsel. Micro-organismen kunnen zich snel evolutionair aanpassen aan nieuwe omstandigheden; denk bijvoorbeeld aan de evolutie van antibiotica-resistentie in bacteriën. We kunnen het leven van micro-organismen daarom alleen goed begrijpen - en eventueel beïnvloeden - als we hun evolutie begrijpen.

Evolutie is het proces waarin populaties van organismen zich door overerving en natuurlijke selectie aanpassen aan hun omgeving. Deze omgeving is echter veranderlijk in de tijd en in de ruimte. Welke eigenschappen evolutionair voordelig zijn, hangt daarom af van de tijd- en ruimte-schaal waarop we kijken. In ons onderzoek gebruiken wij wiskundige en computermodellen om te onderzoeken hoe de evolutie van verschillende micro-organismen beïnvloed wordt door processen op verschillende schalen. Het voordeel van zulke modellen is dat we in korte tijd veel verschillende evolutionaire scenario’s kunnen bestuderen.

Aan de hand van modellen laten we zien hoe HIV geëvolueerd kan zijn om zich zowel snel te vermeerderen in een enkele persoon als goed te verspreiden binnen een populatie van mensen, hoe een communicatiesysteem tussen virussen kan ontstaan, en hoe bacteriën informatie over naburige andere bacteriën kunnen gebruiken om die anderen aan te vallen. Als laatste introduceren we een nieuwe wiskundige methode om het effect van ruimtelijke structuur op evolutie te meten. Alles bij elkaar helpt dit soort onderzoek ons om de wondere wereld van de micro-organismen beter te begrijpen.