Зачем стоять в пробке, если можно объехать её по пыльной обочине и вклиниться в самом начале вставшего потока? Судя по загородным трассам в выходные дни, так думают многие водители. При этом обман и несправедливость в социальных отношениях вызывают у большинства людей раздражение и гнев. Но в природе подобные хитрости встречаются у самых разных живых существ, как выяснили учёные, вплоть до микроорганизмов.
Плодовые тела одноклеточных слизевиков вида Dictyostelium discoideum. Ножка состоит из мёртвых клеток, а в шарообразной верхней части образуются споры (фото Wikimedia Commons).
Большую часть жизни слизевики вида Dictyostelium discoideum проводят в виде одноклеточных амёб. Но для размножения они объединяются, чтобы сформировать многоклеточное плодовое тело. Эта сложная структура состоит из стебелька и головки, которая возвышается над землёй на несколько миллиметров и производит споры.
На этом этапе роли амёб разделяются. Одни обречены погибнуть, став частью прочного стебля (таких примерно 20%), в то время как другие поднимаются на вершину и производят споры, распространяя по ветру собственную генетическую информацию.
Учёные давно обратили внимание, что некоторые штаммы слизевиков успешно избегают незавидной участи пожертвовать собой и почти всегда оказываются наверху. Однако долгое время оставалось неясным, является ли такая социальная несправедливость эволюционной стратегией.
Такое поведение даёт больше шансов передать следующим поколениям свои гены. То есть генетический материал обманщиков должен был бы довольно быстро заполонить ДНК слизевиков. Но существует и другой вариант развития событий: "честные" штаммы могут выработать методы сопротивления. И то, и другое можно установить современными научными методами.
Чтобы поближе познакомиться с генетическими особенностями одноклеточных обманщиков, учёные США планировали раскрыть геномы двоих из них и сравнить наборы генов. Но, пока биологи отбирали кандидатов для анализа, стоимость секвенирования ДНК существенно снизилась, и выделенных средств хватило на более глубокое исследование.
"Для этого проекта мы секвенировали геномы двадцати штаммов слизевиков, собранных в почве на востоке США, и посмотрели на изменения в ста сорока генах, участвующих в социальном поведении, — говорит соавтор исследования Джоан Штрассман (Joan Strassmann) из Вашингтоского университета в Сент-Луисе. — Мы сравнивали их с остальной частью генома, чтобы проверить, не развивались ли социальные гены по-разному".
Учёные ожидали увидеть следы своеобразной "гонки воображений" между "мошенниками" и честными одноклеточными, в виде слабого изменения участков ДНК вблизи социальных генов. Ведь, если умение обмануть сородичей действительно давало клеткам эволюционное преимущество, эти фрагменты должны были накапливаться в популяции. Но, оказалось, что социальные гены слизевиков отличаются большим разнообразием, что свидетельствует о том, что обманщики не имеют подавляющего преимущества перед остальными представителями вида.
"Нам не удалось наблюдать генетические подписи обычной "гонки вооружений", такие как сокращение генетического разнообразия и долгосрочная дивергенция популяций, — сообщает в пресс-релизе первый автор исследования Элизабет Островски (Elizabeth Ostrowski) из Хьюстонского университета. — Скорее всего, тут ведётся позиционная война между генами социальной кооперации и мошенничества, и никто из них не может одержать верх".
Учёные считают, что нечестные слизевики имеют преимущество до тех пор, пока их количество в популяции невелико, потому что с увеличением численности обманщиков им приходится конкурировать с себе подобными. Но, возможно, добросовестные микроорганизмы каким-то образом научились ограничивать участие хитрецов в процессе размножения.
Подробные результаты исследования опубликованы в издании Current Biology.
