В мире амёб обман не окупается

Хотя обманщики могут преуспевать в краткосрочной перспективе, со временем они, по-видимому, обречены на провал — по крайней мере, в микроскопическом мире амёб, где естественный отбор благоволит благородным.

Исследователи из Университета Райса и Медицинского колледжа Бейлора (BCM) изучают стратегии, которые позволяют колониям социальных амёб сопротивляться попыткам «читеров» (обманщиков) изменить баланс сил.

В работе, опубликованной в журнале Nature, эволюционные биологи Джоан Страссманн и Дэвид Келлер совместно с генетиком BCM Гадом Шаульским выяснили, как альтруистические мутации помогают сохранить кооперативное поведение у одноклеточных амёб Dictyostelium discoideum.

Dictyostelium привлекают исследователей, потому что многие из них добровольно отдают свои жизни, чтобы спасти других в колонии. Эти амёбы живут поодиночке, пока в конкретном месте не закончится пища. Тогда тысячи амёб собираются в «слизень» и движутся к теплу и свету — признакам наличия пищи. Достигнув цели, амёбы в передней части «слизня» жертвуют собой, превращаясь в мёртвый целлюлозный стебелёк. Остальные амёбы собираются наверху, образуя споры, которые сидят на стебельке, пока ветер, насекомые или другие внешние силы не перенесут их в лучшее место.

Однако во время путешествия некоторые Dictyostelium стараются оставаться в задней части «слизня», избегая участи 20% обитателей колонии, которые умирают ради общего блага. По этой логике, обманщики должны доминировать. Но альтруистические амёбы, по крайней мере те, что выживают, по-видимому, знают, когда в их рядах есть предатель, и используют оружие в своём генетическом коде, чтобы держать читеров в узде.

Исследователи обнаружили, что клетки-читеры, внедрённые в популяцию мутантов, «отбирали» штаммы Dictyostelium, содержащие определённый ген устойчивости. Сильные читеры выталкивали высокий процент альтруистических клеток (для которых сопротивление действительно было бесполезным) вперёд «слизня», где те выполняли свой долг и умирали. Но небольшой процент устойчивых амёб отказывался поддаваться давлению, и в течение последовательных поколений роста эти устойчивые штаммы начинали доминировать. К шестому циклу производства и прорастания спор количество устойчивых мутантов увеличилось в 100 раз, в ущерб читерам.

Повторные эксперименты показали, что присутствие читеров неизбежно приводит к возникновению устойчивых к ним мутаций, и что такие спонтанные мутации были наиболее устойчивыми. В целом мутанты сохраняли свои альтруистические характеристики. «Очень интересно, что эти устойчивые формы благородны в том смысле, что сами не эксплуатируют своих предков», — отметила Страссманн.

Когда исследователи смешали устойчивые, читерские и дикие штаммы в равных пропорциях, они с удивлением обнаружили, что устойчивые к читерам штаммы обеспечивают дополнительную защиту беззащитным диким амёбам — своего рода молекулярную «прививку».