Естественный отбор благоприятствует «обманщикам» в симбиозе растений и бактерий

Взаимовыгодные отношения (мутуализм) между видами, такие как опыление растений или симбиоз с полезными микробами, широко распространены в природе. Однако теория естественного отбора предсказывает, что такие системы должны разрушаться из-за появления «обманщиков» — особей, которые получают выгоду от сотрудничества, но не отвечают взаимностью.

Биологи из Калифорнийского университета в Риверсайде впервые обнаружили убедительные доказательства этого явления в природных популяциях. Исследование, опубликованное в Ecology Letters, было сосредоточено на взаимодействии между азотфиксирующими бактериями рода Bradyrhizobium и их растениями-хозяевами (Acmispon strigosus) на территории Калифорнии протяженностью около 530 миль.

Ключевые выводы:

• Ученые обнаружили, что в естественных популяциях чем меньше пользы бактерии приносят растению-хозяину, тем они более многочисленны. Это прямое свидетельство того, что естественный отбор благоприятствует «обманщикам».
• Результаты подтверждают теоретические предсказания, что симбионты могут обходить защитные системы хозяев и эволюционировать, чтобы эксплуатировать их.

Значение для науки и сельского хозяйства:

• Исследование показывает, что польза от бактериальных симбионтов сильно варьирует в пространстве и времени, а сами системы могут быстро эволюционировать.
• Это объясняет многолетние неудачи в создании эффективных биоудобрений на основе полезных бактерий для сельскохозяйственных культур. Простое внесение бактерий часто недостаточно, так как в популяциях могут присутствовать эксплуатирующие штаммы-«обманщики».
• Для успешного применения полезных бактерий (например, в качестве пробиотиков или биоудобрений) необходимо тщательно отбирать штаммы, чтобы избежать использования вредных вариантов.

Как отметил руководитель исследования профессор Джоэл Сакс, понимание вариативности бактериальных популяций и движущих сил их эволюции будет ключом к эффективному использованию бактерий для нужд человека.