Колония бактерий готова совершить суицид, лишь бы не кормить нахлебников

Алекс Моффет из Йоркского университета в Торонто занимается вычислительной биологией – новой наукой, которая моделирует сложные процессы, происходящие в биологических системах. Его последнее исследование было посвящено реакции колоний бактерий на появление в них нахлебников – микроорганизмов, которые только потребляют общие ресурсы, не отдавая ничего взамен. Оказалось, что колония готова уничтожить саму себя, лишь бы не кормить подобных паразитов.

Бактерии нередко объединяются в колонии, потому что выработка химических веществ единичной особи слишком мала, чтобы изменить окружающую среду. А если группа бактерий начинает выделять много ферментов, им становится по силам расщепить органическое вещество и получить пищу для всех. Сложность в том, что в зависимости от расположения в колонии одни бактерии могут получать больше пищи, а другие меньше, поэтому колония в целом всегда пребывает в полуголодном состоянии.

Также среди бактерий возникают новые штаммы, среди которых наибольшие шансы на выживание получают паразиты – те, кто только потребляет пищу, не отдавая ничего взамен и не тратя энергии. Однако в таком случае возникает дефицит еды для бактерий-производителей, и колония оказывается на грани гибели. Моффет смоделировал этот процесс и нашел доказательства, что в таких случаях в колонии бактерий запускается сигнальная система, которая дает указание на избавление от паразитов.

Модели показывают, что колония бактерий дотошно контролирует потребление еды и распределение ее между особями. Однако у бактерий нет никакого оружия, способного противостоять паразитам, поэтому они могут только уморить их голодом вместе с собой. Колония перестает вырабатывать ферменты, поступление пищи сокращается и все гибнут. Однако это исключает передачу паразитных штаммов другим колониям, что позволяет выжить всей культуре бактерий.