Обман — и безнаказанность: ген позволяет амёбам передавать больше своей доли генов

Исследование нового гена у амёбы Dictyostelium discoideum показывает, что, по крайней мере для амёб, возможно обманывать и оставаться безнаказанным.

Экспериментальную работу провёл аспирант Лоренцо Санторелли в рамках сотрудничества эволюционных биологов Дэвида К. Квеллера и Джоан Э. Страссманн из Университета Райса с Гади Шаульски и Адамом Куспой из Медицинского колледжа Бейлора.

Суть обмана — внести больше клеток своего клона, чем положено по справедливости, в общее споровое тело, чтобы доминировать в следующем поколении амёб. Ранее считалось, что клоны-обманщики платят цену в виде снижения эволюционной приспособленности в других аспектах жизни.

В работе, описанной в выпуске BMC Evolutionary Biology от 9 января, учёные проверили приспособленность нокаутного мутанта (амёбы с одним отключённым геном) под названием CheaterB. При смешивании в равных пропорциях с диким типом клон-обманщик составлял почти 60% клеток в споровом теле — на 10% больше своей справедливой доли.

CheaterB прошёл всесторонние тесты на способность расти, развиваться, формировать споры и прорастать. По этим параметрам он показал себя не хуже своего предка дикого типа. По крайней мере, в лабораторных условиях, CheaterB, похоже, не платил за обман снижением приспособленности.

Исследование поднимает важные вопросы о напряжении между кооперацией и обманом:

• Почему «поломка» предположительно функционального гена даёт преимущество?
• Если обман выгоден и не имеет скрытых издержек, что сдерживает его распространение?

Обман удивительно прост

D. discoideum проводят большую часть жизни как одиночные хищные клетки, охотясь на бактерий. Но в условиях голода они собираются, образуя плодовые тела с спорами наверху и жертвенным стебельком из мёртвых клеток внизу.

Клетки, формирующие плодовое тело, могут быть клональными или иметь разный генетический состав. Если каждый клон вносит половину клеток в споры, оба выигрывают от кооперации. Однако теория игр предполагает, что клоны могут эволюционировать стратегии, позволяющие получать выгоды от кооперации, не неся затрат.

В 2008 году Квеллер и Страссманн опубликовали полногеномный скрининг D. discoideum, выявивший около 180 генов кооперации, мутации в которых могли бы породить обманщиков. Это количество генов и разнообразие затронутых биологических путей намекали, что эволюционировать в обманщика может быть легко, а контролировать это — сложно.

Первый изученный обманщик, CheaterA (описан в 2000 году), не способен самостоятельно формировать плодовые тела, что является серьёзным недостатком. Однако скрининг 2008 года отбирал только клоны, способные к клональному образованию плодовых тел, — факультативных обманщиков, а не облигатных.

Общая устойчивость мутанта CheaterB углубляет загадку. «Ни один измеряемый в лаборатории признак не выявил ахиллесову пяту, — говорит Страссманн, — но это не значит, что её нет в естественной среде. Иначе почему естественная мутация, дублирующая нокаут, не захватила бы популяции амёб?»