'hadsfulde' bakterier ville hellere udsulte deres koloni end lade freeloaders trives

(Scharvik/iStock/Getty Images)

Bakteriekolonier vil hellere optræde' evolutionært selvmord ' end affinde sig med snyderstammer, der suger fra kolonien uden at give noget tilbage.

Det er konstateringen af ​​et team af forskere, der modelleret hvordan en koloni reagerer på freeloading bakterier, der forbruger mere end deres rimelige andel.

Bakterie arbejder ofte sammen som en koloni for at overleve, producere ressourcer som bruges af andre bakterier.



For eksempel udskiller bakterier ofte enzymer, der nedbryder fødekilder til næringsstoffer, hvilket gavner nabobakterier.

Nogle gange kan de dog være egoistiske operatører, der forbruger ressourcer uden selv at bidrage med noget.

'Det er dyrt for en bakterie at bidrage til fællesskabet, så for et egoistisk individ er det bedst blot at tage det, der tilbydes uden at give noget tilbage,' siger Alex Moffett, en beregningsbiolog ved York University, Toronto, og hovedforfatteren af ​​den nye undersøgelse. 'Men det er selvfølgelig dårligt for alle, så samfundet har brug for en måde at modvirke dårlig opførsel på.'

For at bestemme mængden af ​​biokemiske produkter (også kendt som ' offentlige goder ') afhængigt af befolkningstætheden bruger bakteriekolonier et system kaldet hvis sansning .

Quorum sensing virker ved at regulere ekspressionen af ​​samarbejdsgener på tværs af en population af bakterier gennem små molekyler kaldet autoinducere.

Jo flere bakterier der er, jo flere autoinducere ophobes. Hvis koncentrationen af ​​autoinducere stiger over kritiske niveauer, udløser det ændringer i bakterierne, som som gruppe er vokset fra de tilgængelige ressourcer.

Gennem en matematisk model fandt forskerne ud af, at kvorumsføling har den virkning at straffe freeloadere ved at reducere tilgængeligheden af ​​delte ressourcer.

Men i nogle tilfælde skader det hele koloniens overlevelse at uddele straf til snydere, da producenterne også mangler ressourcer.

'Uden alternative næringsstoffer tilbageholder quorum sensing fra producenter den eneste kilde til næringsstoffer fra hele befolkningen, hvilket skader både producenter og snydere med hensyn til den samlede befolknings gennemsnitlige udryddelsestid,' forskerne skrive .

'Vi forventede ikke at se denne opførsel, som man måske endda kalder 'hadfuld',' forklarer Andrew Eckford, en beregningsbiolog også fra York University. 'Men det indikerer, at kvorumsføling er et bemærkelsesværdigt fleksibelt værktøj til at håndhæve retfærdighed.'

Det forskere beskriver denne adfærd som 'et muligt eksempel på demografisk stokastisk evolutionært selvmord'.

Selvom de er fulde af antagelser, er matematiske modeller nyttige værktøjer, der hjælper videnskabsmænd med at få greb om komplicerede, dynamiske systemer. I dette tilfælde kan forståelsen af ​​de brutale afvejninger, som bakteriekolonier foretager for at overleve, med yderligere forskning kaste lys over, hvordan bakterielle infektioner tager fat og forårsager sygdom.

For eksempel får mennesker med cystisk fibrose ofte lungeinfektioner med Pseudomonas aeruginosa – et lægemiddel-resistentsuperbug' - at være en almindelige skyldige .

I lungerne, P. aeruginosa danner små, tætte biofilm af omkring 1.000 bakterieceller, der fungerer som et sejt beskyttende lag, hvilket gør det sværere at dræbe bakterierne og fjerne infektionen ved hjælp af antibiotika

Den matematiske modellering af quorum sensing kan hjælpe forskere med at forstå, hvordan bakterier kan kolonisere lungerne så effektivt, hvilket kan vise vejen til nye behandlinger, siger Moffett.

Denne forskning blev offentliggjort i PLOS beregningsbiologi .

Populære Kategorier: Mennesker , Ukategoriseret , Fysik , Miljø , Mening , Forklarer , Sundhed , Plads , Tech , Natur ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.