Великие бактериальные войны: микробы в сообществе

Опубликовано Сен 20, 2012 в Новости

Бактерии в колонии способны разделяться на «военных» и «мирных граждан» в совместной борьбе с конкурентами из других колоний.

Конкуренция – мощная сила естественного отбора, направляющая эволюцию организмов любых размеров, от бактерии до олигарха. Те, кто выигрывает в конкуренции за ресурсы и возможности размножения, остаются, остальные сходят с исторической сцены. Однако не менее распространена в природе и кооперация, которую проявляют и олигархи, и бактерии для совместной защиты захваченных ресурсов и распределения их «между своими».

Как ни удивительно, бактерии, которые, казалось бы, должны конкурировать или кооперироваться лишь со своими ближайшими соседями, на самом деле имеют нечто вроде «социальной структуры», в рамках которой сотрудничают – и сражаются. Работа, о которой сообщили недавно исследователи из группы профессора Мартина Польца (Martin Polz), показала, что океанские микроорганизмы ведут друг с другом настоящие жестокие войны, используя химическое оружие, безвредное для представителей собственной популяции, но смертельное для чужаков.

Авторы проанализировали более 35 тыс. возможных взаимодействий между парами из 185-ти штаммов различных вибрионов, выделенных из проб морской воды. Было показано, что 44% из этих штаммов способны подавлять рост по крайней мере одного другого штамма, и 86% штаммов подавляются хотя бы одним другим штаммом.

Химическим оружием в данном случае выступают антибиотики, продуцируемые отдельными членами бактериальной колонии, родственники которых несут гены устойчивости к ним. По мнению ученых, эта часть «бактерий-военных» выполняет роль защитников всей популяции, используя антибиотики для устранения конкурентов или для атаки на соседей. «Конечно, и конкуренты могут вырабатывать свои антибиотики, — говорит профессор Польц, — потенциально, между конкурирующими популяциями может развиться настоящая гонка вооружений».

Вообще конкуренция между членами одной популяции всегда особенно сильна (что мы видим на примере и собственного вида): они несут наиболее близкий набор генов и соревнуются за общие источники пищи. Кооперация между ними и совместная защита от других популяций представляет особенный интерес. До сих пор способность производить антибиотики считалась ярким проявлением действия «эгоистичного гена», генетической детерминированности всей жизнедеятельности организмов, при которой бактерия повышает шансы на репликацию собственных генов, без разбору поражая этим оружием всех соседей. Однако получается, что в некоторых случаях такое поведение может служить и «общественному благу» целой колонии бактерий, а не отдельной клетки.

Авторы рассматривают разделение бактерий на те, которые синтезируют антибиотики, и те, которые к ним устойчивы, как условную социальную стратификацию бактериальной колонии. Это разделение может объяснить тот уже известный факт, что целые группы генов могут присутствовать или отсутствовать у близких бактерий-родственников: видимо, именно они определяют, к какой «социальной группе» эти бактерии относятся в популяции.

Источник: http://www.popmech.ru/article/11669-velikie-bakterialnyie-voynyi/