生物科普 细菌比我们想象的更有合作精神或更“自私”

这项研究发表在科学杂志上。研究人员利用遗传分析表明，尽管苍耳分支杆菌的菌群确实由密切相关的细菌组成，但在这一群体中发现的遗传类型和社会行为的多样性却高得出乎意料。

许多生物都有基本的合作能力。植物和动物由数十亿个细胞组成，这些细胞相互交流，执行特定的任务，共享资源。许多单细胞微生物以同样多的方式合作:它们形成群落并相互交换有用的基因和资源。

微生物黄粘球菌尤其擅长合作。发现于世界各地的土壤中，它已被科学家用作研究微生物合作和发展的模式生物。这种食肉细菌的细胞形式形成了一个协同菌群，聚集并杀死土壤中的其他微生物。

为了集体移动，它们分泌润滑物质，释放附着在周围表面和其他微生物上的附着物，并在接触这些附着物时向前移动。当食物变得稀缺时，数以千计的细菌聚集成一个子实体，形成静止的孢子，使它们能够抵御饥饿和干旱。

他们关系密切，但又非常不同。

以前的研究者理论认为自然界中合作的微生物群落通常具有社会同质性，因为这可以防止细菌之间的冲突破坏合作。来自不同群体的不同基因型的个体被证明经常相互抑制、阻碍甚至攻击。

苏黎世联邦理工大学综合生物学研究所的格雷戈里·韦利塞尔教授的研究小组的讲师塞巴斯蒂安·维加斯说:“过去，我们对自然界中这些社会群体的基因组成的了解非常有限。Wielgoss和Velicer以及他们的同事已经更密切地研究了土壤中相同的苍耳分支杆菌植物群之间的遗传关系。Velicer实验室的冰箱里有世界上最大的黄原胶菌株。

这项研究发表在科学杂志上。研究人员利用遗传分析表明，尽管苍耳分支杆菌的菌群确实由密切相关的细菌组成，但在这一群体中发现的遗传类型和社会行为的多样性却高得出乎意料。研究人员得出结论，收集这些不同的细菌菌株可以保持数百代的完整性。

社会基因选择

在他们的研究中，研究人员调查了最近从一个共同祖先繁殖的一组细菌。突变形成不同的菌株，具有不同的社会行为，但在这些群体中密切相关。这些菌株的聚集速度或产生的孢子数量不同。

某些形式的多样性对群体的生产力构成威胁。例如，单个细菌会表现出“欺骗”行为:它们利用群体中的其他成员并降低群体的功能，但对群体贡献甚微。

“然而，对群体行为的研究并没有发现这种损害社会的欺骗，”维加斯说。相比之下，尽管大多数群体具有高度的遗传和社会多样性，但观察到的多样性似乎并没有破坏群体层面的合作功能。

研究人员将这种高度多样化的行为模式归因于进化选择，进化选择关注控制细菌社会习惯的几个“社会”基因。自然选择所青睐的这些“选择热点”中的突变将导致各种行为变化，从而形成一个具有不同孢子生产水平和聚集率的细菌社会。研究人员推测，同一组中的不同物种可能也有不同的合作狩猎能力，尽管这项研究没有测试这一点。

威格斯解释说，自然选择可能对多种菌株的某些组合有利，而对其他菌株不利，甚至对同一菌株的组合也有利:“具有大量行为指导的植物群可能对环境变化做出更有效的反应。他们通常比行为相同的群体在进化中更成功。“文化多样性”似乎在细菌社会群体中相当普遍。"

理解细胞合作

微生物无处不在。它们在我们的日常生活中起着重要的作用:它们在我们的肠道菌群中起辅助作用，并在食品生产中作为病原体或抑制剂。许多细菌在自然界也结合成一个协同的菌群。研究人员认为，这些对土壤中合作细菌的遗传和行为特征的新见解可能有助于我们理解其他类型细菌的合作，包括感染免疫功能低下患者并导致严重长期感染的重要病原体铜绿假单胞菌。