Гипотеза Чёрной Королевы: новая эволюционная теория
Микроорганизмы иногда могут утрачивать способность выполнять функцию, необходимую для выживания, но всё равно выживают и размножаются. Авторы статьи в журнале mBio от 27 марта объясняют это явление. По их мнению, микробы, отказывающиеся от необходимых функций, заставляют других выполнять за них тяжёлую работу. Такая адаптация может способствовать формированию кооперативных сообществ.
Суть гипотезы
Гипотеза Чёрной Королевы предполагает, что некоторые потребности микроорганизмов могут удовлетворяться другими организмами. Это позволяет микробам, зависящим друг от друга, жить эффективнее, уменьшая набор генов, которые им приходится нести. В таких случаях с эволюционной точки зрения микробу выгодно утратить обременительный ген для функции, которую он может не выполнять сам. Гипотеза названа по аналогии с игрой в "Червы", где стратегия — избегать взятия карты "Чёрная Дама" (пиковая дама).
Общественные блага и зависимость
"Это масштабная гипотеза о том, как свободноживущие микроорганизмы эволюционируют, становясь зависимыми друг от друга", — говорит Ричард Лосик из Гарварда. — "Её суть в том, что многие генетические функции производят продукты, которые просачиваются в клетки и из них, становясь общественным благом".
Пример: цианобактерия Prochlorococcus
В качестве иллюстрации авторы применяют гипотезу к одной из самых распространённых планктонных видов в океане — Prochlorococcus. Её геном намного меньше ожидаемого. Учёные не понимали, как этот вид так успешен, утратив важные гены, включая ген каталазы-пероксидазы, который нейтрализует повреждающий клетки пероксид водорода (H2O2). Авторы утверждают, что Prochlorococcus полагается на других микроорганизмов в среде, которые удаляют H2O2, "перекладывая ответственность" на них. Это пример того, как один вид может получить выгоду от упрощения, полагаясь на помощь других членов сообщества.
Значение для изучения сообществ
По словам Лосика, гипотеза предлагает новый взгляд на сложные взаимозависимые сообщества микроорганизмов: "Она даёт ценную новую перспективу для понимания того, как члены таких сообществ, как биоплёнки, могли коэволюционировать".