Новые исследования микробов в Копенгагенском университете показывают, что «выживание самых дружелюбных» перевешивает «выживание наиболее приспособленных» для групп бактерий. Бактерии освобождают место друг для друга и жертвуют свойствами, если это приносит пользу бактериальному сообществу в целом. Открытие является важным шагом на пути к пониманию сложных взаимодействий бактерий и разработке новых моделей лечения широкого спектра заболеваний человека и новых экологически чистых технологий.
Новые исследования микробов, проведенные на кафедре биологии, показывают, что бактерии скорее объединятся против внешних угроз, таких как антибиотики, чем будут сражаться друг с другом. Отчет только что был опубликован в научном издании ISME Journal. В течение ряда лет исследователи изучали, как комбинации бактерий ведут себя вместе в замкнутом пространстве. После исследования многих тысяч комбинаций стало ясно, что бактерии сотрудничают, чтобы выжить, и что эти результаты противоречат тому, что сказал Дарвин в своих теориях эволюции.
В классическом дарвиновском мышлении конкуренция - это название игры. Наиболее приспособленные выживают и побеждают менее приспособленных. Однако, когда дело доходит до микроорганизмов, таких как бактерии, наши результаты показывают, что выживают наиболее склонные к сотрудничеству из них, - объясняет микробиолог кафедры биологии, профессор Сёрен Йоханнес Сёренсен.
Социальные бактерии работают плечом к плечу
Выделив бактерии из небольшой кукурузной шелухи (где они были вынуждены «бороться» за пространство), ученые смогли исследовать степень, в которой бактерии конкурируют или сотрудничают, чтобы выжить. Бактериальные штаммы были выбраны на основе их способности расти вместе. Исследователи измерили бактериальную биопленку, слизистый защитный слой, который защищает бактерии от внешних угроз, таких как антибиотики или хищники. Когда бактерии здоровы, они производят больше биопленки и становятся более сильными и устойчивыми.
Раз за разом исследователи наблюдали один и тот же результат: вместо того, чтобы сильнейшие побеждали других в производстве биопленок, пространство было предоставлено самым слабым, позволяя слабым расти намного лучше, чем они могли бы расти в одиночку. В то же время исследователи могли видеть, что бактерии разделяют трудоемкие задачи, отключая ненужные механизмы и делясь ими со своими соседями.
«Вполне возможно, что Генри Форд думал, что нашел что-то гениальное, когда ввел сборочную линию и специализацию рабочих, но бактерии пользуются этой стратегией уже миллиард лет», - говорит Сёрен Йоханнес Сёренсен, имея в виду к старейшим известным бактериальным окаменелостям с биопленкой. Он добавляет:
"Наше новое исследование демонстрирует, что бактерии организуются структурированным образом, распределяют работу и даже помогают друг другу. Это означает, что мы можем выяснить, какие бактерии взаимодействуют и, возможно, какие из них зависят друг от друга, путем глядя на то, кто сидит рядом с кем."
Понимание невидимой синергии бактерий
Исследователи также исследовали, какими свойствами обладали бактерии, когда они были одни, по сравнению с тем, когда они были с другими бактериями. Люди часто обсуждают синергию рабочего места или группы и то, как люди вдохновляют друг друга. Бактерии делают еще один шаг вперед, когда выживают в небольших сообществах.
Бактерии поднимают наше понимание групповой синергии и вдохновения на совершенно иной уровень. Они вызывают у своих соседей свойства, которые в противном случае остались бы бездействующими. Таким образом, группы бактерий могут проявлять свойства, которые невозможны, когда они один.
Когда они вместе, могут внезапно проявиться совершенно новые функции», - объясняет Сорен Йоханнес Соренсен.
Понимание того, как бактерии взаимодействуют в группах, может создать совершенно новую область в биотехнологии, которая традиционно стремится использовать отдельные, изолированные штаммы, по одному за раз.
Биообщество в настоящее время рекламируется как решение для моделирования многих проблем, с которыми сталкивается наше общество. Однако подавляющее большинство сегодняшних биотехнологий основано на отдельных организмах. Это резко контрастирует с тем, что происходит в природа, где все процессы управляются совместными консорциумами организмов. Мы должны учиться у природы и внедрять решения, чтобы использовать огромный потенциал биотехнологии в будущем», - говорит Сёрен Йоханнес Сёренсен.