Амёбы показали победу альтруизма на молекулярном уровне

Специалисты из университета Райса (Rice University) и медицинского колледжа Бейлора (BMC) на опыте продемонстрировали, как эгоизм и мошенничество отдельных особей автоматически регулируются в ходе эволюции колонии амёб.

Загадочный механизм альтруизма проявляется на всех ступенях эволюции, но только теперь он был изучен на генетическом уровне на примере амёб (фото Nature).

Опубликованное в Nature исследование рассматривает социальную динамику амёб вида Dictyostelium discoideum, процветающих на гниющей растительности в лесной почве.

Это независимые, питающиеся бактериями существа живут в одиночестве, пока продовольствие в месте их обитания не иссякает. Когда это происходит, тысячи амёб собираются в своеобразную каплю и движутся в направлении тепла и света – признаков потенциального источника пищи.

По достижении места назначения амёбы в передней части капли (до 20%) останавливаются и жертвуют собой, превращаясь в "еду на первое время" для своих собратьев. Однако во время путешествия некоторые D. discoideum делают всё возможное, чтобы держаться позади, избежав тем самым собственной гибели во благо коллектива.

Казалось бы, процент эгоистов должен быть впечатляющим. Но альтруистические амебы (по крайней мере те, которые выживают) – будто знают о предателях в своих рядах и используют собственный генетический код как оружие, чтобы регулировать их появление.

Исследователи обнаружили, что у D. discoideum существует некий ген сопротивления. Амёбы-мошенники подталкивают вместо себя альтруистичные клетки к передней части капли, где они погибают, выполняя свой долг. Как правило, мошенники выбирают при этом тех амёб, у которых есть упомянутый ген. На протяжении очень короткого времени, в полном соответствии с теорией естественного отбора, живыми остаются лишь те особи, что наиболее эффективно сопротивлялись нападкам.

Последующие эксперименты подтвердили: наличие мошенников неизбежно порождает устойчивые мутации, направленные против них. Самое интересное, что сопротивление мутантов носит пассивный характер – они не атакуют мошенников в ответ.

В дальнейшем эти мутанты с высоким уровнем экспрессии гена сопротивления не только исполняют свой долг перед колонией (оказываются съеденными), но перед гибелью успевают сыграть роль противопожарного щита, защищающего амёб-соседей от подталкивания со стороны мошенников. На протяжении целого ряда поколений рост этих штаммов-сопротивленцев приводит к их доминированию. К шестому поколению число мутантов возрастает по сравнению с мошенниками в 100 раз.

Когда же исследователи смешали в одну популяцию сопротивленцев и мошенников, прошедших через данный эксперимент, с другим штаммом Dictyostelium discoideum, они, к своему удивлению, обнаружили, что амёбы-мутанты предоставляли дополнительную защиту и своим собратьям из другой колонии. Некоторые подробности вы найдёте в пресс-релизах университета Райса и колледжа Бейлора.