Это – то, что произошло с живущей в почве социальной амебой, Dictyostelium discoideum или Dicty. Одноклеточные амебы ползают через пищевые бактерии почвы, пока еда не становится недостаточной. Тогда амебы собираются десятками тысяч, чтобы сформировать многоклеточного слизняка, который преобразовывается в орган по плодоношению: стерильный стебель, который держит над головой кислоты, крошечная сфера, которая выпускает споры, которые становятся единственными амебами снова.Изолированный от распада листьев, собранных в деревянном лесу в Северной Каролине летом 1933 года, Dicty использовались в течение многих лет, чтобы изучить развитие и, позже, конфликт и сотрудничество.
За эти годы образцовый организм приспособился к росту в дрожащих флягах жидкости, большой разницы по сравнению с почвой, которую биолог Университета Вашингтона в Сент-Луисе Джоан Стрэссман характеризует как «вредную и ужасающую окружающую среду для небольших вещей, это живет там».В 1998 Дэвид Кллер и Штрассман, и затем на способности Университета Райса в Хьюстоне, начали изолировать и работать с дикими клонами Dicty от почвы, собранной на полевой станции в Вирджинии и различных других местоположениях по США. Когда эти клоны были исследованы тесно, они показали совершенно новый мир.Все Dicty едят бактерии, но некоторые клоны (генетически идентичные амебы) также обрабатывают их – или во всяком случае, они собирают бактерии, несут их на новые места и получают их разумно.
Клоны фермера также несут бактерии, которые прячут химикаты, чтобы парировать амебы, которые не потрудились делать их собственное сельское хозяйство. Мало того, что эти защитные компаньоны тормозят рост нефермеров, они так или иначе стимулируют рост фермеров.Ученые, которые с тех пор двинулись в Университет Вашингтона в Сент-Луисе, описывают эту миниатюрную экосистему и ее игроков в 13 сентября 2013, выпуск онлайн Коммуникаций Природы.
«Наши результаты предполагают, что успешное сельское хозяйство – сложная эволюционная адаптация, потому что оно требует дополнительных стратегий, таких как пополнение третьих лиц, чтобы эффективно защитить и приватизировать зерновые культуры», написали ученые.Щелкните здесь для получения дополнительной информации.
Амебы, несущие зерно семени«Большая работа была сделана на этом организме», сказала Дебра Брок, исследователь в лаборатории Квеллер/штрассмана. «Но образцовый организм происходит от дикого клона, который был, вероятно, нефермером.«Я работал в течение многих лет с аксеническим клоном (образцовый организм, адаптированный, чтобы вырасти в жидкости), когда я присоединился к лаборатории Квеллер/штрассмана как аспирант. У них было большое количество диких клонов discoideum, которых я никогда не изучал.
«Когда я посмотрел на этих клонов под микроскопом, я видел, что некоторые из них несли бактерии в их sorae, которые, как предполагалось, были стерильны. Простое испытание подтвердило, что sorae от этих клонов отобрал новые участки бактериального роста, в то время как те от клонов, у которых не было бактерий, не сделали».
Было похоже, что амебы несли бактерии вокруг, чтобы удостовериться, что у них всегда будет еда. Но другие ученые не были убеждены.В конце концов, амебы выращены на бактериях в лаборатории; возможно, они только что заразились этими бактериями случайно.
«Сначала это было тяжелое сражение», сказал Брок. Но изолируя новых клонов от дикой местности, которая также несла съедобные бактерии в их sorae и управлении клонами через испытание, которое показало, например, что фермеры чистили бактерий, возьмет их снова, ученые в конечном счете изложили доводы.Как исследователи сказали в работе Природы, опубликованной в 2011, приблизительно одна треть диких клонов несут, семя и разумно получают съедобные бактерии, характеризуясь как фермеры, хотя примитивные.Амебы, носящие химическое оружие
Но ситуация была на самом деле более сложной, чем это. Подлец быстро понял, что некоторые бактерии, найденные в сотрудничестве с Dicty, не были съедобны. «Я отсылал бактериальную ДНК, которая будет упорядочена, и искал последовательность, когда это возвратилось. Иногда бактерии были подобны человеческим болезнетворным микроорганизмам.«Снова не было ясно, что продолжалось», сказал Брок. «Были эти паразиты бактерий на амебах?
Они были, освобождают наездников амебы, взятые случайно, когда они заразились продовольственными бактериями? Они были болезнетворными микроорганизмами, которые вызывали у амеб отвращение?"Но амебы, несущие эти бактерии, казалось, процветали, а не больные. И она также знала, что в других системах, фермеры несут защитные симбионты.
Муравьи Leafcutter, например, несут бактерии, что помощь препятствует тому, чтобы другие грибы загрязнили свои грибковые сады. Могли несъедобные бактерии на Dicty быть защитными симбионтами?Конечно же, испытание показало, что, когда фермеры несли определенные несъедобные напряжения, производство споры нефермера было уменьшено, в некоторых случаях больше чем половиной.
Supernatants (стирки) от бактериальных культур имел подобные эффекты, предполагая, что бактерии прятали биомолекулы, которые отравили нефермеров, препятствуя тому, чтобы они ели зерновые культуры фермеров.Но это не было концом неожиданностей.
Защитные симбионты только давят нефермеров, они, кажется, также помогают фермерам процветать. Подлец подозревает амебы, и бактерии – взаимное кормление. «Они, вероятно, предоставляют что-то тем бактериям, и бактерии предоставляют что-то им.
Я в настоящее время пытаюсь понять это», сказала она.Это платит, чтобы заняться сельским хозяйством?Большой вопрос для команды, всех эволюционных биологов, состоял в том, почему занимается сельским хозяйством эволюционно стабильный среди Dicty? Почему эта адаптация сохраняется и, с другой стороны почему она не принимает все население?
Ответ – то, что ценность сельского хозяйства как стратегия зависит от обстоятельств.Сельское хозяйство, отдельно, не присуждает преимущество выбора клонам Dicty. Если еда в изобилии, одни только нефермеры производят больше спор, чем одни только фермеры.
Причина состоит в том, что сельское хозяйство дорогостоящее. Фермеры спасают примерно половину бактерий, доступных им, воздерживаясь от значительной еды, чтобы спасти некоторых для рассеивания на новом месте. Как человеческие фермеры, они пытаются никогда не коснуться своего «зерна семени».Столы превращены, однако, если еда недостаточна – если амебы рассеяны по месту без хорошего источника – фермеры производят больше спор, чем нефермеры, потому что они в состоянии сделать свое новое место продуктивным.
Что происходит, когда фермеры и нефермеры находятся на прямой конкуренции? Фермеры производят ценный урожай, который могли съесть клоны нефермера, которые не оплачивают издержки сельского хозяйства, делая сельское хозяйство проигрывающей стратегии снова.
Это – то, где защитные симбионты входят. В статье Коммуникаций Природы ученые описывают испытание, где они смешали фермеров и нефермеров в различных пропорциях, чтобы видеть, как они сделают на прямой конкуренции друг с другом.Поскольку процент фермеров в соединении увеличился, нефермеры произвели гораздо меньше спор, и производство споры фермеров было неизменно.Эти результаты предлагают, чтобы социальные амебы заставили сельское хозяйство заплатить очень, поскольку человеческие фермеры во всем мире сделали, приватизировав их зерновые культуры.
Без выгоды общественных институтов, которые гарантируют права собственности или справедливое подразделение товаров, они проводят в жизнь свои права через химическую войну.«Это – опрятный пример, который показывает, что, когда Вы начинаете смотреть на естествознание вещей, даже микробы, которые люди не изучают очень, Вы обнаруживаете, что удивительные вещи продолжаются», сказал Кллер.
«Это также о том, чтобы быть непредубежденным», сказал Штрассман. «Когда Вы видите вещи, которые не делают довольно пригодный стандартная история, хороший ученый не попытается запихнуть их в историю, но вместо этого признать, что что-то другое продолжается, и попытайтесь понять его».