Бактерии-«халявщики»: выгода обмана зависит от доступности пищи

Новое исследование Университета штата Орегон показывает, что социальное поведение бактерий, включая «обман», зависит от контекста окружающей среды, в частности, от доступности питательных веществ.

Ключевые выводы:

  • Микробы, производящие полезные для сообщества вещества (сидерофоры), несут ущерб для собственной приспособленности, снабжая «обманщиков», которые не производят эти вещества.
  • Однако эта «цена сотрудничества» возникает только тогда, когда для производства секрета требуются те же питательные вещества (углерод, азот), которые иначе пошли бы на рост и биомассу клетки.
  • При дефиците других нутриентов (железа, фосфора, серы) производство сидерофора не влечёт затрат на приспособленность, и «обманщики» не получают преимущества.

Детали исследования:

  • Объект: бактерия Pseudomonas aeruginosa, способная вызывать инфекции у человека.
  • Секрет: сидерофор пиовердин (PVD), который связывает труднодоступное железо.
  • «Обманщики»: мутантные штаммы, не производящие PVD, но имеющие рецептор для захвата железа, связанного сидерофором других бактерий.
  • Метод: Эксперименты в хемостате (система с постоянным притоком свежих питательных веществ) подтвердили прогнозы моделей. Разницу в приспособленности между «кооператорами» и «обманщиками» в смешанной культуре измеряли по скорости роста.

Значение работы:

  • Для эволюционной биологии: исследование позволяет лучше понять, как работает и развивается кооперация, и прогнозировать, какие среды способствуют сотрудничеству или обману.
  • Для реального мира: объясняет наличие штаммов, не производящих сидерофоры, в почве, океане и человеческих инфекциях. Их происхождение может быть связано не только с «обманом», но и с адаптацией к конкретным условиям питания.

Мартин Шустер, автор-корреспондент: «Всё зависит от контекста: среды, доступных питательных веществ, “рациона” бактерий. Иногда сотрудничество очень затратно, а иногда — совсем нет».

Джо Секстон, соавтор: «Мы показали, что при разных питательных условиях бактерии производили одинаковое количество сидерофора, но затраты на приспособленность менялись кардинально».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.