12 июн. 2015 г.

Как микробы и люди конкурируют за пищу

Предложена математическая модель, доказывающая, что выработка бактериями и микроскопическими грибами веществ, отвратительных для высших животных, могла быть результатом естественного отбора в ходе конкуренции микробов с позвоночными за пищевые ресурсы.

Как микробы и люди конкурируют за пищу
Выдвинутая еще в 1977 году гипотеза Янзена предполагает, что микробы в процессе эволюции могли выработать особые средства отпугивания высших животных от питательных субстратов. Микроб, продукты жизнедеятельности которого ядовиты или просто омерзительны для позвоночных (включая человека), мог бы получить преимущество перед остальными и выжить в процессе отбора.

Однако гипотеза столкнулась с проблемами. В самом деле: ведь пища, отвоеванная бактериями у животных, доступна и для других видов микробов. При этом производство специальных ядовитых или отпугивающих химических соединений требует затрат вещества и энергии. В итоге эволюционное преимущество получили бы виды-нахлебники, не вырабатывающие яды самостоятельно, а пользующиеся продуктами чужого труда.

В 2006 году гипотезу проверили на математической модели. Результат получился отрицательным: в теоретически смоделированном сообществе микробов всегда должны побеждать тунеядцы. Стратегия отпугивания высших животных от освоенной микроорганизмами пищи оказалась селективно невыгодной. Ученые предположили, что бактерии и плесневые грибки для конкуренции с многоклеточными потребителями пользуются теми продуктами жизнедеятельности, которые образуются сами собой, а токсины производят только для борьбы с другими микробами.

В рамках модели предполагалось, что пищевой субстрат заселяется сразу всем сообществом микроорганизмов. Но так ли обстоит дело в природе? Усомнившись в этом, биологи попробовали заложить в схему математического эксперимента новый параметр – скорость расселения микробов. Тестирование показало, что именно он является решающим! Если рассеивание бактерий и грибных спор имеет пространственные ограничения, то на разных съедобных объектах могут создаваться несходные по составу микробные сообщества. А значит, микроорганизм, способный успешно портить продукт, может получить преимущество, если первым колонизирует новый субстрат.

Статья с результатами эксперимента опубликована 11 марта 2014 года группой ученых из Англии, Германии и Канады в журнале Proceedings of the Royal Society: Biological Sciences.

Авторы статьи полагают, что в природных условиях могут иметь место оба режима: в одних случаях расселение микробов ограничено и порча продуктов полезна для их выживания, а в других нет. Таким образом, только исследования реальных, а не математически сконструированных микробных сообществ помогут окончательно установить, является ли отвратительный вкус и запах тухлого мяса и гнилых фруктов приспособлением, специально созданным низшими формами жизни, чтобы оттеснять от пищи своих эволюционно продвинутых конкурентов.



0 коммент.:

Отправить комментарий

Понравился блог или статья? Поделить с друзьями в социальных сетях!
Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More