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通訊!令人驚訝的發(fā)現(xiàn):細菌會懲罰“害群之馬” 并在其社區(qū)內執(zhí)行公平原則

時間:2022-09-24 20:30:46 來源: cnBeta.COM



【資料圖】

約克大學領導的一個研究小組揭示了一個更耐人尋味的事實,該小組調查了細菌的群聚感應特性,這是一種復雜的合作類型,允許細菌根據(jù)人口密度調節(jié)基因表達。

來自凱斯西儲大學和約克大學的研究人員合作開展了這項研究,該研究最近發(fā)表在《PLOS計算生物學》雜志上。他們驚奇地發(fā)現(xiàn),細菌群落可以為了擺脫占便宜的個體而不惜傷害自己。

約克大學拉松德工程學院的安德魯-埃克福德(Andrew Eckford)副教授是這項研究的資深作者,他說:"我們沒有想到會看到這種行為,甚至可以稱之為'唾棄'。但它表明,擁有群體數(shù)量感應能力是一個非常靈活的執(zhí)行公平的工具。"

在這項研究中,科學家們調查了群聚感應機制如何調節(jié)共享資源的供應,例如將食物來源轉化為有用的營養(yǎng)物質的酶。當偷吃者在不創(chuàng)造酶的情況下偷取營養(yǎng)物質時,他們發(fā)現(xiàn)即使整個社區(qū)受到影響,偷吃者也會受到懲罰,類似于當一個不受歡迎的訪客潛入時宣布取消盛宴的做法。此外,如果吃白食的現(xiàn)象很普遍,而且沒有其他食物可用,那這種機制可能會使整個群體挨餓。

"對于一個細菌來說,為社區(qū)做出貢獻是很昂貴的,所以對于一個自私的個體來說,最好是簡單地接受所提供的東西而不給予任何回報,"主要作者Alex Moffett解釋說,他在研究時是約克大學的博士后研究員。"但顯然這對每個細菌都不好,所以社區(qū)需要一種方法來阻止不良行為。"

莫菲特和他的同事們發(fā)現(xiàn),這些微生物沒有依靠"榮譽系統(tǒng)",而是使用群聚感應的方式來壓制偷懶者。為了進一步了解群聚感應與其他控制公共物品生產的策略相比如何,他們使用了數(shù)學建模。

共同作者、俄亥俄州克利夫蘭市凱斯西儲大學數(shù)學、應用數(shù)學和統(tǒng)計學教授彼得-J-托馬斯說:"我們的模型既能捕捉到'作弊'菌株--它們不生產公共物品但卻能從中受益--接管一個種群的可能性,也能捕捉到該種群在滅絕之前平均能持續(xù)多久。"

由于群聚感應在細菌感染中起著重要作用,例如影響囊性纖維化患者的肺部感染,研究小組希望應用這項研究的結果來理解和破壞此類疾病。"Moffett補充說:"這將幫助我們了解細菌如何能夠如此有效地在肺部定居,這可能為新的治療方法指明方向。"


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