Бактерии развивают сдержанность для выживания в сообществе "камень-ножницы-бумага"
Новое исследование Университета Вашингтона показывает, что в некоторых структурированных сообществах организмы увеличивают свои шансы на выживание, если развивают некоторый уровень сдержанности, позволяя выживать и конкурентам — своего рода «выживание слабейших».
Явление наблюдалось в сообществе из трёх «нетранзитивных» конкурентов, чьи отношения круговые, как в игре «камень-ножницы-бумага». Исследователи создали такие сообщества из трёх штаммов бактерий Escherichia coli:
- Продуцент — производит два антибиотика.
- Резистентный — устойчив к обоим антибиотикам.
- Чувствительный — чувствителен к обоим антибиотикам.
В их взаимодействии:
- Чувствительный штамм вытесняет резистентный.
- Резистентный штамм вытесняет продуцента.
- Продуцент убивает чувствительный штамм.
Ключевое открытие: В сообществах, где резистентный штамм сдерживал своё преследование продуцента, он процветал. Без сдержанности резистентный штамм сильно сокращал популяцию продуцента, но затем вынужден был вступить в жёсткую конкуренцию с чувствительным штаммом. Его краткосрочный выигрыш оборачивался долгосрочным исчезновением.
«Становясь лучшим конкурентом в хорошо перемешанной системе, он фактически может вести себя к вымиранию», — говорит ведущий автор работы Джошуа Наум.
В эксперименте было создано 192 микросреды (пула), где бактерии могли расти и взаимодействовать с ограниченной миграцией. Сформировались «пятна» из нескольких пулов с тремя штаммами.
«Сдержанные пятна, те, что росли медленнее, казалось, сохранялись дольше, а несдержанные пятна, те, что росли быстрее, сгорали быстрее», — отмечает Наум.
Аналогия: Если представить суперконкурента Камень* (камень-звезда), который вытесняет Ножницы ещё быстрее обычного Камня, то он также становится лучшим конкурентом и против обычного Камня. В итоге Камень* становится жертвой собственного успеха, будучи уничтоженным Бумагой.
«Ирония в том, что, быстрее преследуя свою жертву, ты фактически помогаешь тому, кто преследует тебя», — говорит соавтор Бенджамин Керр.
Этот эффект работает только в структурированных сообществах с ограниченной миграцией. В неструктурированном сообществе с активным смешиванием сдержанность не дала бы преимущества.
Выводы могут иметь значение для понимания других экологических систем, включая системы спаривания некоторых ящериц, у которых могут быть аналоги среди рептилий, рыб, птиц и насекомых.
Исследование опубликовано онлайн в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences за неделю 22 июня.