Даже у бактерий есть враги - в воде, например, одноклеточные инфузории предпочтительно питаются микробами. Микробы защищаются от хищников, применяя различные уловки, которые, в свою очередь, пытаются преодолеть инфузории. Возникает эволюционная конкуренция за лучшие механизмы атаки и защиты. По мнению ученых из Института эволюционной биологии им. Макса Планка в Плене, такие жертвы, как бактерии, в долгосрочной перспективе не оставляют иного выбора, кроме как поддерживать механизмы защиты, даже если прилагаемые усилия настолько высоки, что они едва могут произвести потомство.
Хищник и жертва поддерживают тесную связь друг с другом: если один эволюционирует, другой должен идти в ногу. Такая коэволюция и сопровождающее ее давление отбора приводят к взаимной адаптации двух видов.
В своих экспериментах Лутц Бекс и его коллеги-исследователи из Плёна, Лондона и Финляндии в течение многих недель держали вместе бактерии и инфузории и прослеживали их эволюцию. Здесь они наблюдали, как микробы защищаются от прожорливости инфузорий, когда через несколько дней бактериальные клетки, обычно живущие изолированно, начинали разрастаться в более крупные ассоциации в виде слизистой «биопленки». Это означало, что инфузории больше не могли так эффективно их добывать.
Дорогая защита
Пока ученые позволяли развиваться только бактериям в своих экспериментах и компьютерных симуляциях, бактерии были в состоянии защитить себя от поедания - с приемлемыми усилиями. Однако, как только инфузориям также позволили развиваться, защита дорого обошлась бактериям: тогда они произвели лишь небольшое количество потомства. «Поэтому защита от хищников обходится дорого, потому что чем лучше оснащены бактерии, тем хуже они размножаются», - говорит Бекс.
Бактерии, таким образом, не могут оптимизировать и то, и другое одновременно - типичный случай эволюционного компромисса. Однако то, какую именно форму примет этот компромисс, зависит от того, сможет ли хищник приспособиться к защитным механизмам жертвы. Если это так, то защита становится все более затратной для жертвы, и практически не остается ресурсов для воспроизводства. Напротив, если хищник не может адаптироваться, жертве требуется меньше ресурсов для защиты, и она может больше инвестировать в производство потомства», - объясняет Бекс.
Меньше разнообразия
Кроме того, исследователи продемонстрировали, что разнообразие хищников уменьшается, когда существует динамический компромисс. Таким образом, инфузории развивают меньше разных типов, чтобы адаптироваться к бактериальным ассоциациям и биопленкам.«Это, конечно, полезно для добычи и может уменьшить давление на бактерии», - говорит Бекс.
Удивительно, но исследование показывает, что большее разнообразие добычи не всегда означает большее разнообразие хищников. Лутц Бекс: «Важны издержки и преимущества признаков для добычи и хищника. Как показывают наши эксперименты, они могут меняться в зависимости от того, успел ли хищник адаптироваться».