Альтруисты и обманщики у бактерий Myxococcus xanthus

Следующий пример связан с другой бактерией, Myxococcus xanthus — это микроб, для которого характерно сложное коллективное поведение, например, они иногда устраивают коллективную охоту на других микробов, а при недостатке пищи эти Myxococcus xanthus образуют многоклеточные плодовые тела, в которых часть бактерий превращается в споры. В виде спор микробы могут пережить голодные времена. Плодовое тело собирается из множества индивидуальных бактерий, при этом только часть бактерий получают прямую выгоду, а остальные жертвуют собой ради общего блага, то есть совершают акт альтруизма, приносят себя в жертву. Дело в том, что не все участники этого коллективного действия — построения плодового тела — могут превратиться в споры и передать свои гены следующим поколениям. Многие бактерии выступают в роли строительного материала, который обречен умереть, не оставив потомства. Как мы уже знаем, где альтруизм, там и паразиты-обманщики. Среди Myxococcus xanthus обманщики тоже есть. Это такие генетические линии или штаммы Myxococcus xanthus, которые сами не способны к образованию плодовых тел, но умеют пристраиваться к чужим плодовым телам и образовывать там свои споры. Проводятся очень интересные эксперименты со смешанными культурами бактерий-альтруистов и бактерий-эгоистов. Обычно такие культуры медленно, но верно деградируют, погибают, потому что доля паразитов неуклонно растет, они более эффективно размножаются в смешанной культуре и, в конце концов, альтруистов остается слишком мало, чтобы обеспечить себя и других плодовыми телами. Но оказалось, что у Myxococcus xanthus в результате случайных мутаций может развиваться устойчивость к нахлебникам, то есть способность не давать нахлебникам занимать выгодные позиции в плодовом теле. И в экспериментах было показано, что иногда для возникновения такой устойчивости достаточно одной-единственной мутации. Другой похожий пример, но связанный уже с более сложными живыми существами.

Социальный паразитизм у амеб Dictyostelium

Проблема обманщиков хорошо знакома и таким более сложным одноклеточным организмам, как социальные амебы Dictyostelium. Так же, как и бактерии Myxococcus Xanthus, эти амебы при недостатке пищи собираются в большие многоклеточные агрегаты, которые называются псевдоплазмодии, они могут немножко ползать, а затем из них образуются плодовые тела. При этом те амебы, клетки которых идут на построение ножки плодового тела, жертвуют собой ради товарищей, которые получают шанс превратиться в споры и продолжить свой род. И так же, как у социальных бактерий, у амеб Dictyostelium тоже появляются штаммы обманщиков и нахлебников. И тоже в этом случае эксперименты показали, что вероятность развития устойчивости к обманщикам в результате случайных мутаций у Dictyostelium тоже довольно высока, как и у Myxococcus xanthus. То есть в природе идет постоянная борьба между альтруистами и обманщиками и поэтому геномы таких организмов как бы «настроены» естественным отбором так, что случайные мутации с большой вероятностью могут приводить к появлению защиты от той или иной разновидности обманщиков. Молекулярные механизмы еще не до конца изучены, но, в общем, это, по-видимому, нечто вроде иммунной системы. Это молекулярные механизмы различения своих и чужих. Вообще, создается впечатление, что эволюция неоднократно пыталась создать многоклеточный организм из таких социальных бактерий или простейших, но дело так и не пошло дальше плазмодиев и довольно просто устроенных плодовых тел. А все по-настоящему сложные многоклеточные организмы формируются другим путем. Они формируются не из множества индивидуальных клеток с разными геномами, которые собираются все вместе, а из потомков одной-единственной клетки, что гарантирует генетическую идентичность всех клеток организма. А если все клетки генетически разные — это создает слишком хорошие условия для развития социального паразитизма. Но далеко не всегда альтруистам удается выработать средства в борьбе с обманщиками, и во многих случаях минимальный уровень кооперации поддерживается без таких средств за счет всяких маленьких хитростей. В частности - у дрожжей.