Бактерии противоречат Дарвину: Выживание самых дружелюбных

Новое микробиологическое исследование в Копенгагенском университете показывает, что для групп бактерий «выживание самых дружелюбных» важнее «выживания самых приспособленных». Бактерии уступают место друг другу и жертвуют некоторыми свойствами, если это приносит пользу всему бактериальному сообществу. Это открытие — крупный шаг к пониманию сложных взаимодействий бактерий и разработке новых моделей лечения широкого спектра человеческих болезней, а также новых «зелёных» технологий.

Исследование показывает, что бактерии скорее объединятся против внешних угроз, таких как антибиотики, чем будут бороться друг с другом. Учёные годами изучали поведение комбинаций бактерий в ограниченном пространстве. После изучения тысяч комбинаций стало ясно, что бактерии сотрудничают для выживания, и эти результаты противоречат теориям эволюции Дарвина.

«В классическом дарвиновском мышлении конкуренция — это главное. Выживают наиболее приспособленные и вытесняют менее приспособленных. Однако, когда речь идёт о микроорганизмах, таких как бактерии, наши данные показывают, что выживают самые кооперативные», — объясняет профессор микробиологии Серен Йоханнес Серенсен.

Социальные бактерии работают плечом к плечу

Учёные изолировали бактерии с небольшой кукурузной шелухи (где они были вынуждены «бороться» за пространство) и исследовали, в какой степени бактерии конкурируют или сотрудничают для выживания. Штаммы отбирали по их способности расти вместе. Исследователи измеряли бактериальную биоплёнку — слизистый защитный слой, оберегающий бактерии от внешних угроз.

Раз за разом наблюдался один результат: вместо того чтобы сильнейшие вытесняли остальных в производстве биоплёнки, место уступалось самым слабым, позволяя им расти гораздо лучше, чем в одиночку. При этом бактерии распределяли трудоёмкие задачи, отключая ненужные механизмы и «делясь» ими с соседями.

«Генри Форд, возможно, думал, что совершил блестящее открытие, внедрив сборочную линию и специализацию рабочих, но бактерии пользуются этой стратегией уже миллиард лет», — говорит Серенсен.

Понимание невидимой бактериальной синергии

Исследователи также изучили свойства бактерий по отдельности и в группах. Бактерии доводят понимание групповой синергии до совершенно иного уровня.

«Они индуцируют у своих соседей признаки, которые в ином случае оставались бы скрытыми. Таким образом, группы бактерий могут проявлять свойства, невозможные в одиночку. Когда они вместе, могут неожиданно возникать совершенно новые функции», — объясняет Серенсен.

Понимание взаимодействия бактерий в группах может создать целую новую область в биотехнологии, которая традиционно стремится использовать по одному изолированному штамму за раз.

«Подавляющее большинство современной биотехнологии основано на отдельных организмах. Это разительно контрастирует с тем, что происходит в природе, где всеми процессами управляют кооперативные консорциумы организмов. Мы должны учиться у природы», — заключает Серенсен.