Единственные бактериальные клетки Pseudomonas fluorescens обычно живут друг независимо от друга. Однако некоторые мутации позволяют клеткам производить клейкие клеи, которые заставляют клетки оставаться склеенными после клеточного деления. При соответствующих экологических условиях клеточные собрания могут быть одобрены естественным отбором, несмотря на стоимость для отдельных клеток, которые производят клеи.
Когда Pseudomonas fluorescens выращен в невстряхиваемых пробирках, клеточные коллективы процветают, потому что они формируют циновки в поверхности жидкостей, где клетки получают доступ к кислороду, который является иначе – в жидкости – недоступен.И учитывая затраты связался с производством клейких веществ и учитывая преимуществ, которые накапливаются к коллективному, естественному отбору, как, ожидают, одобрит типы, которые больше не производят дорогостоящих клеев, но используют в своих интересах циновку, чтобы поддержать их собственный быстрый рост. Такие типы часто упоминаются как обманы, потому что они используют в своих интересах усилие сообщества, не платя ни одни из затрат.
Обманы возникают в экспериментальном населении авторов и вызывают крах циновок. Циновки терпят неудачу, когда обманы процветают: жулики получают изобилие кислорода, но не вносят клея, чтобы помешать циновке распадаться – циновки в конечном счете ломаются и падают на основание, где они оголодали кислорода.Пол Рэйни, который привел исследование в Новозеландском Институте Специального исследования и Институте Макса Планка Эволюционной Биологии, объясняет: «Простые сотрудничающие группы – как циновки, которые интересуют нас – стоят как одно возможное происхождение многоклеточной жизни, но едва циновки возникают, как они терпят неудачу: тот же самый процесс, который гарантирует их успех – естественный отбор – гарантирует их упадок».
Но еще более проблематичный то, что у групп, когда-то существующих, должны быть некоторые средства репродуцирования себя, еще они имеют мало эволюционного значения.Обдумывание этой проблемы привело Рэйни к изобретательному решению. Что, если обманы могли бы действовать как семена – зародышевая линия – для следующего набора циновок: в то время как обманы разрушают циновки, что относительно возможности, что они могли бы также стоять как их спаситель? «Это – просто вопрос перспективы», спорит Рэйни. Идея красиво проста, но парадоксальна.
Тем не менее, это предлагает потенциальные решения глубоких проблем, таких как происхождение воспроизводства, сома / различие микроба – даже происхождение самого развития.В их экспериментах выдержали сравнение исследователи, как два различных жизненных цикла затронули группу (циновка) эволюция.
В первом циновкам позволили воспроизвести через двухфазовый жизненный цикл, в котором циновки дали начало матовым потомкам через клетки мошенника, которые функционировали как своего рода зародышевая линия. Во втором жулики были очищены и циновки, воспроизведенные фрагментацией. «Жизнеспособность получающихся бактериальных циновок, то есть, их биологической физической формы, улучшилась согласно обоим сценариям, если мы позволили циновкам конкурировать друг с другом», объясняет Катрин Хаммершмидт из Новозеландского Института Специального исследования.Удивительно, однако, исследователи нашли это, когда обманы были частью жизненного цикла, физической формой клеточных коллективов, расцепленных от той из отдельных клеток: то есть, самые пригодные циновки состояли из клеток с относительно низким отдельным фитнесом. «Корыстные интересы отдельных клеток в этих коллективах, кажется, были завоеваны естественным отбором, работающим на уровне циновок: отдельные клетки закончили тем, что работали на общественное благо. Получающиеся циновки были таким образом больше, чем случайная ассоциация многократных клеток.
Вместо этого они развивались в новый вид биологического предприятия – многоклеточный организм, фитнес которого больше не может объясняться фитнесом отдельных клеток, которые включают коллектив,» говорит Рэйни.«Жизненные циклы, состоящие из двух фаз, удивительно подобны жизненным циклам большинства многоклеточных организмов, которые мы знаем сегодня.
Даже возможно, что клетки зародышевой линии, т.е. яйцо и сперматозоиды, возможно, появились в ходе эволюции из таких эгоистичных клеток обмана», говорит Рэйни.