Как бактерии «инвестируют» скудные ресурсы для эволюционного успеха
Впервые сложное взаимодействие между стратегиями инвестирования бактерий и их результатами было воссоздано и проанализировано исследователями из Университета Сиднея и Университета Эксетера. Исследование опубликовано в журнале Ecology Letters.
Ключевой метод
Прорыв заключался в использовании синтетической биологии для создания идентичных бактерий, но с фиксированными стратегиями инвестирования: одни вкладывали в рост, другие — в устойчивость к стрессу, третьи — в обе функции в различной степени. Это позволило создать «чистейшую систему», которая точно определяет отношения между «торгуемыми объектами» на живом «рынке» и тестировать стратегии в разных средах.
Теория и доказательство
С 1960-х годов существуют теории о том, как принятие решений организмами связано с выживанием или быстрым ростом. Оба варианта одновременно невозможны из-за ограниченности ресурсов. Исследователи разработали математическую модель, чтобы предсказать лучший способ для бактерий инвестировать ресурсы в компромисс между ростом и устойчивостью к стрессу. «Считалось, что этот процесс включает в себя компромиссы, которые дают биологическим “инвесторам” разные ниши. Теперь мы это доказали», — заявил соавтор доктор Том Ференци.
С помощью созданных организмов ученые подвергли их ряду сред с разными стрессами и условиями роста, впервые точно определив природу бактериальных компромиссов. Моделирование показало, что бактерии, подобно людям, инвестирующим деньги, «торгуют» затратными белками, чтобы снизить уровень стресса или увеличить потребление и расти быстрее. Эволюция выступает процессом принятия решений, а разные выборы закодированы в генах. Каждая бактерия делает свой «инвестиционный выбор»; неудачные «инвесторы» отсеиваются, успешные — выживают.
Значение исследования
«Мы показали, что очень похожие инвестиционные возможности могут требовать разных стратегий. Эти стратегии ограничены тонкостями в компромиссах, которые обычно невидимы или игнорируются на реальных рынках. Это классическая демонстрация дарвиновской экономики и выживания наиболее приспособленных», — отметила соавтор доктор Ивана Гудель. Хотя такой точный контроль над свойствами компромисса с бактериями неприменим к сложным системам, таким как экономика, полученная информация о тонкостях компромиссов будет полезна исследователям в экономике, финансах и бизнес-стратегии.