Як виникає співпраця видів?

 

У природі організми часто підтримують одне одного, щоб у такий спосіб здобути певні переваги. Такий вид надання допомоги часто суперечить еволюційній теорії, яку запропонував Чарльз Дарвін: чому організми мають інвестувати цінні ресурси, щоб допомагати іншим? Вони мали б використовувати їх для себе, щоб бути в змозі перемогти еволюційне змагання. Дослідження, здійснене під керівництвом Крістіана Коста (Christian Kost) з Оснабрюцького університету (Німеччина) та в співпраці з Інститутом хімічної екології імені Макса Планка, дає відповідь на це запитання.

 



Зображення: Brodie Vissers/ Burst Some Rights Reserved (фрагмент).


 

У природі дуже поширені випадки взаємодії між двома й більшою кількістю видів, коли всі учасники отримують переваги. Така співпраця відіграє ключову роль в еволюції життя на Землі. Наприклад, кореневі бактерії зв’язують атмосферний азот і постачають його рослинам. Своєю чергою, рослини надають кореневим бактеріям харчовий цукор. Це відбувається, незважаючи на те, що для обох партнерів взаємодії допомагати іншому – затратно. Наприклад, постачання цукру потребує енергії, якої рослинам потім може забракнути. І виникає небезпека, що недобросовісний партнер взаємодії візьме цукор, не надавши у відповідь зв’язаний азот.

 

Команда вчених на чолі з Крістіаном Костом використала бактерії як модельну систему, щоб дослідити виникнення взаємної кооперації. На початку експерименту два штами бактерій могли рости тільки тоді, коли вони надавали одне одному амінокислоти. Та через кілька поколінь з обміну побічними продуктами метаболізму розвинулася справжня кооперація: обидві сторони підвищили продукування амінокислот, якими обмінювалися, щоб у такий спосіб надати партнерові переваги. Ці зміни підвищували ріст обох штамів лише тоді, коли обидва партнери були присутні, тобто збільшене продукування амінокислот було відверто затратним, коли штами мусили рости поодинці.

 

Помічені зміни відбуваються тому, що окремі клітини скупчуються й утворюють багатоклітинний кластер. У цій групі клітин мутанти кооперації отримують переваги. Що більше вони вкладають у ріст інших клітин, то більше харчових речовин отримують натомість.

 

«Цей тип взаємозв’язку представляє досі невідомий механізм, в результаті якого може розвинутися співпраця між двома різними організмами», – сказав професор Крістіан Кост, керівник дослідження, яке проводили з бактеріями в пробірках. Однак виявлений механізм може з високою імовірністю пояснити виникнення співпраці в численних різноманітних екологічних взаємозв’язках.

 


Wie entsteht kooperation?

Джерело:  Preussger, D., Giri, S., Muhsal, L., Oña, L., Kost, C. (2020). Reciprocal fitness feedbacks promote the evolution of mutualistic cooperation. Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2020.06.100 https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.100

Зреферувала С. К.

16.08.2020