Альтруизм у бактерий: Колонии делят работу

Почвенные бактерии Streptomyces coelicolor специализируются внутри колонии посредством разделения труда. Часть бактерий производит антибиотики, даже ценой снижения собственной репродуктивной успешности, чтобы защищать колонию от конкурентов.

Учёные из Института биологии Лейдена обнаружили, что отдельные бактерии S. coelicolor в колонии производят повышенное количество антибиотиков, одновременно образуя меньше спор. Образование спор повышает шансы на выживание в неблагоприятных условиях, поэтому их меньшее производство означает снижение репродуктивного успеха. Обнаружена прямая отрицательная корреляция между производством антибиотиков и производством спор.

Однако в колонии с повышенным производством антибиотиков общее производство спор не снизилось. Это говорит о том, что колонии S. coelicolor могут позволить более высокое производство антибиотиков, осуществляемое частью колонии, не жертвуя успешностью выживания всей группы.

Высокая скорость мутаций

Streptomyces coelicolor относятся к стрептомицетам — распространённой группе почвенных бактерий. Они защищаются от интенсивной конкуренции, производя множество типов антибиотиков. Для стрептомицетов характерна высокая скорость генетических изменений — мутаций. Колония начинается с клонов, содержащих одинаковую последовательность ДНК, но высокая скорость мутаций приводит к появлению множества необратимых генетических различий внутри колонии. Похоже, именно эта особенность лежит в основе повышенной способности бактерии производить антибиотики.

Пока неизвестно, какие факторы лежат в основе генетических изменений у S. coelicolor. Учёные предполагают, что это может быть побочным продуктом регулируемой клеточной гибели или результатом конкуренции с другими микроорганизмами. Производство дополнительных антибиотиков позволяет колонии лучше сдерживать конкурентов в окружающей среде, повышая успешность группы в целом.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.