Бактерии учатся разделению труда при объединении в сообщество

Сложные сообщества из нескольких видов бактерий постепенно учатся не соперничать за ресурсы, а использовать продукты жизнедеятельности других видов на пользу себе и всей общине микроорганизмов, что экономит доступные ресурсы и является залогом процветания «коммуны» микробов, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале PLoS Biology.

Считается, что бактерии распространены практически повсеместно – в воде, воздухе, под землей и встречаются в больших количествах даже в условиях вечной арктической и антарктической зимы. Как правило, бактерии никогда не бывают одиноки в любой точке земного шара – у них всегда бывают конкуренты и симбионты, с которыми приходится бороться за ресурсы или же делиться с ними.

Группа биологов под руководством Дианы Лоуренс (Diane Lawrence) из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) проследила, как ведут себя одни и те же бактерии в среде с большим числом соперников и при отсутствии конкуренции.

В своем эксперименте Лоуренс и ее коллеги выращивали пять штаммов бактерий. Часть культур росла в условиях полного одиночества, а часть – в компании других микробов. Биологи позволили бациллам расти и приспосабливаться к новым условиям в течение 70 поколений, наблюдая за изменениями пищевых привычек бактерий и связанных с ними сдвигами в химическом составе питательной среды.

Оказалось, что «коллективные» микробы постепенно приспособились к новым соседям, наладив взаимовыгодный обмен питательными веществами и отходами жизнедеятельности. С другой стороны, бациллы-«одиночки» не демонстрировали подобных изменений в пищевых привычках.

По словам ученых, разделение труда и ресурсов помогло микробам не только улучшить свое положение, но и позволило процветать всему сообществу в целом. Такие бактериальные «коммуны» лучше и эффективнее перерабатывали питательные вещества, чем смеси из двух или трех штаммов бактерий, живших до этого в одиночестве.

«Результаты нашего исследования несут много нового в понимании того, как виды живых существ реагируют на изменяющиеся условия окружающей среды. Так как все существующие виды живут в одном и том же месте с тысячами других животных, растений и бактерий, этот феномен, скорее всего, встречается практически повсеместно. Все это необходимо учитывать при изменении климата», – пояснила Лоуренс.

По всей видимости, аналогичные перестройки в «разделении труда» происходят и при смене диеты в микрофлоре кишечника человека. Как полагают ученые, их открытие может помочь диетологам и другим специалистам в области питания разработать стратегии «дирижирования» микрофлорой в желудочно-кишечном тракте.

«Инженерия бактериальных сообществ для улучшения здоровья человека требует большего понимания того, как взаимодействуют виды микрофлоры. Наше исследование является шагом вперед в деле развития этого понимания», – заключает другой участник исследовательской группы Тим Бэррэкло (Tim Barraclough) из Имперского колледжа Лондона.

Источник