Бактерия Myxococcus xanthus избегает сотрудничества с близкими родственниками

Бактерия Myxococcus xanthus, чье выживание зависит от кооперации, оказалась разборчивой в выборе партнеров. Ученые из Университета Индианы в Блумингтоне и Центра наземной экологии Нидерландов обнаружили, что эти клетки способны распознавать друг у друга даже очень тонкие генетические различия.

Исследование, опубликованное в Current Biology, также показывает, что кооперация в природе не всегда мирна. Часто это вынужденная необходимость, в рамках которой партнеры постоянно конкурируют друг с другом за эволюционное доминирование.

"У некоторых социальных микробов кооперация происходит в основном среди идентичных или очень похожих клеток, как способ конкуренции с неродственными особями в других группах", — пояснил ведущий автор исследования Грегори Вельцер.

Myxococcus xanthus — хищная почвенная бактерия. При истощении пищи клетки агрегируют и формируют многоклеточные "плодовые тела". Часть клеток образует структуру, а другие превращаются в устойчивые споры для выживания.

Эксперименты показали:

• При смешивании штаммов, изолированных из разных точек мира, образование спор резко сокращалось, что указывает на социальный конфликт.
• Ученые проверили, будут ли штаммы, изолированные из образцов почвы, взятых всего в сантиметрах друг от друга, сотрудничать или конкурировать.
• Оказалось, что некоторые пары почти генетически идентичных соседних штаммов уже достаточно разошлись, чтобы подавлять способность друг друга образовывать споры.
• Однако конкуренция между "соседями" была менее интенсивной, чем между географически удаленными штаммами. Это указывает, что социальное расхождение может быстро эволюционировать внутри популяции, а географическая изоляция его усиливает.

Другой эксперимент выявил, что разные штаммы активно избегают друг друга до наступления голода и формирования плодовых тел. Ученые полагают, что такое исключение в разнородной популяции направляет выгоды кооперации только на ближайших родственников.

Следующая цель — поиск конкретных генетических различий, ведущих к антагонизму между близкородственными штаммами. В долгосрочной перспективе это поможет понять, как новые виды социальных бактерий могут эволюционировать симпатрически — в одном географическом ареале с родительским видом.

"Если сильная социальная несовместимость эволюционирует быстро, это имеет значение для понимания того, как взаимодействующие штаммы расходятся в течение долгого времени", — отметил Вельцер.