Бактерии-обманщики остаются в одиночестве
Бактерии, склонные пользоваться плодами чужого труда, ничего не
предлагая взамен, оказываются на периферии кооперативных колоний.
Бактериальные сообщества основаны на взаимопомощи: разные виды
бактерий выделяют разные вещества, необходимые для нормального роста
(например, кто-то синтезирует и выделяет во внешнюю среду витамины, а
кто-то аминокислоты), и между клетками постоянно происходит своеобразный
обмен. Хотя траты ресурсов на синтез вещества «на экспорт» могут быть
весьма велики, они с лихвой восполняются импортом других веществ,
насинтезированных другими членами сообщества.
Бактериальная биоплёнка, образованная бактериями рода Bacillus. (Фото
Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)
Совместное выращивание кооперативных и некооперативных бактерий:
кооперативные виды окрашены красным, некооперативные зелёные оказались
оттеснены на край кооперативного сообщества. (Фото S. Pande / Max Planck
Institute for Chemical Ecology; S. Lang / Depa
‹ ›
Более того, такое разделение метаболического труда более выгодно:
«специалисты» больше энергии тратят на синтез чего-то конкретного,
вместо того, чтобы распыляться по многим позициям. Специализация
позволяет высвободить часть энергии и ресурсов, которые можно направить,
например, на размножение. Эксперименты подтвердили, что разделение
труда в бактериальных кооперативах позволяет колонии расти быстрее.
Однако среди
бактерий есть «обманщики» – те, кто хотят пользоваться всеми
общественными благами, ничего не давая взамен. И, разумеется, честные
члены колонии стараются ограничить их в правах, не давая им возможности
пользоваться чужим трудом. Как это происходит, рассказывают в статье в The ISME Journal исследователи из Института химической экологии Общества Макса Планка.
Они выращивали вместе кооперативных бактерий и тех, которые не были
склонны к сотрудничеству. Бактерии-кооператоры выделяли в среду
синтезированные ими аминокислоты, и, если все микробы жили все вместе в
хорошо перемешиваемой среде, то бактерии-«единоличники» росли лучше,
потому что имели неограниченный доступ к насинтезированным другими
аминокислотам.
Однако картина менялась, когда бактерий переселяли на твёрдую среду,
на которой они могли образовывать плоские колонии. Здесь бактерии, не
склонные к сотрудничеству, выживали только на краях колонии
«кооператоров» – вглубь сообщества они проникнуть не могли. Как
«кооператорам» удаётся не пускать «эгоистов», удалось выяснить только с
помощью целого набора генетических, химических и математических методов:
в геном бактерий вводили мутации и потом наблюдали, как ведут себя
мутантные сообщества, одновременно анализировали химические сигналы,
которые они выделяют, и всё это сверяли с математической моделью,
описывающей экологические механизмы формирования колонии.
В принципе, нельзя сказать, что бактерии, склонные делиться с другими
плодами своего труда, как-то специально не пускают в свой круг
«читеров», «эгоистов». Фокус в том, что кооперативные микробы могут
успешно развиваться только в тех местах, где концентрация
некооперативных мала. Что понятно – очень трудно выжить там, где все
только и делают, что съедают насинтезированное тобой, ничем за съеденное
не расплачиваясь.
С другой стороны, когда кооперативные бактерии встречаются друг с
другом, то у них сильно повышаются шансы на то, чтобы перерасти другие,
некооперативные виды. А поскольку растут они в данном случае не в
перемешиваемой жидкой среде, а на твёрдой поверхности, то получается,
что все питательные вещества остаются в пределах сформировавшегося
сообщества-кластера, и пользуются ими только свои. Попав внутрь такой
колонии, некооперативный вид не выдержит конкуренции с местными, и будет
оттеснён на периферию.
via
Источник: cont.ws.
Рейтинг публикации:
|
