Ученые дали новое захватывающее представление о том, как микробы применяют «совместный» подход к получению питательных веществ, необходимых им для процветания.
Группа ученых-биологов из Университета Эксетера исследовала, почему микроорганизмы отвергают менталитет «выживает сильнейший», чтобы вместо этого принять, казалось бы, рискованную коллективную стратегию получения питательных веществ из окружающей среды.
Общая стратегия питания включает выделение продуктов метаболизма в окружающую среду для расщепления и захвата необходимых сложных питательных веществ.
Однако эта стратегия, на первый взгляд, кажется ошибочной - не только некоторые питательные вещества теряются в окружающей среде, но и могут быть использованы соседними микробами, которые получают выгоду, не разделяя рабочую нагрузку.
Теперь ученые обнаружили причину, по которой микробы используют этот подход «общественного блага» вместо того, чтобы оставлять все необходимые им питательные вещества для себя, расщепляя их внутри клетки.
Они обнаружили, что микробы, расщепляющие питательные вещества внутри, а не снаружи, «захватили» в остальном стабильную популяцию, в результате чего она стала нестабильной и пришла в упадок.
Исследование опубликовано в ведущем журнале Nature Ecology & Evolution.
Профессор Ивана Гудель, соавтор исследования, а также из Института живых систем Эксетерского университета, сказала: «Мы были озадачены разнообразием стратегий микробного питания, наблюдаемых в природе, и создали синтетическое микробное сообщество, чтобы исследовать это дальше».."
Исследовательская группа изучила метаболизм Saccharomyces cerevisiae, более известных как пивные дрожжи, для исследования.
Помимо изучения микробов в их естественной форме и окружающей среде, команда также провела серию сложных математических моделей и синтетических экологических экспериментов, чтобы определить, почему подход «общественного блага» широко используется в природе, несмотря на его недостатки.
Они обнаружили, что стратегии, которые расщепляют питательные вещества либо внутри, либо снаружи, имеют свои собственные селективные преимущества, если рассматривать их изолированно. В сообществах, содержащих смесь этих стратегий питания, микробы, расщепляющие питательные вещества, вытесняли своих соседей. Однако такая эгоистичная стратегия стала нежизнеспособной, как только поставщики общественного блага оказались вне конкуренции.
Они предлагают более совместный подход, при котором некоторые микробы получают питательные вещества, на которые они не работали, может укрепить всю популяцию, а не отдельные люди, эгоистично сохраняющие ресурсы для себя.
Доктор Линдсей, соавтор исследования, добавил: «Благодаря нашему междисциплинарному подходу мы обнаружили, что переваривание ресурсов извне предпочтительнее в изменчивой и быстро меняющейся среде или в неразнообразных сообществах, где они не могут быть использованы».