Данная статья написана в поддержку позиции 7-я экспедиции Грибов с Альфа Центавра, сформулированной в статье «Про *околосинагогу*, как это видят Грибы со Своей точки зрения (с орбиты Земли).» https://cont.ws/@alfacentavra/...
В качестве эпиграфа:
Ни вверх не глядя, ни вперёд,
Сижу с друзьями-разгильдяями.
И наплевать нам, чья берёт,
В борьбе мерзавцев с негодяями.
Но покуда грибы наблюдали в мелкоскоп за нами с увеличением в дцать раз, некие человецы, называющие себя учёными, изучали в свой мелкоскоп, наблюдаемый ими микромир живых организмов, и удивлялись существующей аналогии организации сообществ. Причём эффективные сообщества микробов возникают там, где уже живут грибы, давая платформу для строительства социума бактерий. Казалось бы, ну нет МОЗГА и даже нервной системы у бактерий, ан организация общественной жизни, обман притворяющимися полноценными членами сообщества – читерами (халявщиками) и жертвенность отдельных микробов для спасения сообщества в целом имеют место быть и на уровне микробов…
https://www.princeton.edu/news...
Из чего я лично делаю вывод о некоем универсальном устройстве организации совместного существования самого разнообразного живого социума и универсальных механизмах процветания или гибели всех живых сообществ без исключения. Многие термины для описания социальной жизни людей пришли из терминов описывающих взаимодействие микромира и макроорганизма (в частности людей). Например, все мы слышали об иммунитете от уголовной ответственности. Угу…
И наоборот, термины описывающие социальное поведение и взаимоотношения между отдельными группами людей, весьма и весьма адекватно раскрывают взаимодействие внутри живого микромира и взаимоотношение с организмом хозяина.
Далее идёт переводная статья из курса «Bacteria and Chronic Infections» университет Копенгагена, отрывок из лекции «Evolution in biofilms - Part 2, by Associate professor Steve Diggle».
На этом предложении многие могут остановиться и не читать дальше, бо «скучно девушки».
Использованная Путиным фраза – из романа "Двенадцать стульев" советских писателей Ильи Ильфа и Евгения Петрова, написанного в 1928 году. В 34-й главе описывается выступление "гроссмейстера" Остапа Бендера перед любителями шахмат из села Васюки.
"Гроссмейстер перешел на местные темы: "Почему в провинции нет никакой игры мысли? Например, вот ваша шахсекция. Так она и называется шахсекция. Скучно, девушки! Почему бы вам, в самом деле, не назвать ее как-нибудь красиво, истинно по-шахматному". И васюкинцы тут же – под почетным председательством Остапа – назвали себя "Шахклубом четырех коней".
Для тех, кто солидарен с принципом Эркюля Пуаро: «Метод, порядок и серые клеточки» продолжу.
Социальная эволюция стала активной областью исследований в микробиологии по ряду причин. Например, микробы демонстрируют множество социальных или кооперативных форм поведения, и многие из этих видов поведения, по-видимому, имеют решающее значение для выживания этих микробов в их экологических нишах или для того, чтобы стать успешными патогенами. Образование биоплёнки может быть превосходным примером кооперативного социального поведения. Кроме того, исследования социальной эволюции также дополняют механистические исследования, представляя эволюционные проблемы, для которых должны быть механистические решения. Затем мы должны поговорить о том, что определяет социальное поведение. Существует огромный объем работ по изучению микробного поведения с молекулярной точки зрения, но сравнительно малый с эволюционной точки зрения. Социальное поведение микробов, до относительно недавнего времени, игнорировалось эволюционными биологами, однако в этой области была проделана большая работа, как теоретически, так и эмпирически на высших организмах, таких как насекомые, птицы и млекопитающие. Социальные модели поведения - это те, которые имеют последствия для приспосабливаемости, как для субъекта, выполняющего определённое поведение, так и для реципиента этого поведения, и могут быть разделены на четыре типа, в зависимости от последствий для приспосабливаемости, как для субъекта, так и для реципиента. Поведение, которое увеличивает приспосабливаемость субъекта, является взаимовыгодным, если реципиент также получает выгоду, и эгоистичным, если реципиент страдает от потерь. Поведение, которое уменьшает приспосабливаемость субъекта, является альтруистическим, если получатель получает выгоду, и зловредным, если реципиент страдает от потерь. Важно понимать природу взаимодействия между субъектом и реципиентом, так как тогда мы можем сделать очень различающиеся предсказания относительно того, как такое поведение развивается и поддерживается в популяциях.
Одна из больших проблем для нас, как микробиологов, состоит в том, чтобы понять множество поведений, которые были описаны в широком диапазоне бактериальных видов, с эволюционной точки зрения, что увеличит наше понимание природы этого поведения и дополнит предыдущую и будущую молекулярную работу. К тому же, понимание того, является ли поведение социальным, может помочь нам понять, как бактериальные популяции взаимодействуют внутри инфицированных хозяев, что в свою очередь поможет объяснить, как развивается вирулентность и противомикробная резистентность. Мы могли бы даже использовать некоторые идеи социальной эволюции, чтобы помочь нам уменьшить вирулентность во время инфекции, и благотворно улучшить результат для пациентов.
Что такое микробное социальное поведение? Микробиологическое поведение может показаться более простым, чем поведение, описанное для высших организмов, но они имеют фундаментальное сходное свойство: общие инвестиции в создание группового ресурса. Множество социального поведения микробов приходит в форме социальных благ, которые выпускаются в окружающую среду и являются затратными для индивидуумов при производстве, но обеспечивают выгоду для всех других индивидуумов в популяции. Микробы производят широкий спектр общественных благ, включая сидерофоры для улавливания железа, β-лактамазы для инактивации антибиотиков, экзополисахариды, токсины, внеклеточные протеазы и сигнальные молекулы восприятия кворума. Я уверен, что вы сможете придумать много других примеров.
Однако, несмотря на множество совместных действий, наблюдаемых в естественном мире, объяснение совместных форм поведения, таких как альтруизм, было серьезной проблемой для эволюционных биологов. Проблема возникает из-за альтруистического поведения, уменьшающего приспосабливаемость субъекта. Тогда возникает вопрос, зачем помогать другим в ущерб себе? Это, кажется, противоречит идее Чарльза Дарвина о выживании наиболее приспособленных, потому что естественный отбор способствует этим индивидам с наибольшим репродуктивным успехом, по сравнению с остальной частью популяции. Поэтому трудно понять, почему альтруистическое поведение, которое снижает приспосабливаемость субъекта, может быть эволюционно предпочтительным. Поскольку субъект накапливает затраты при приспосабливании, придерживаясь определённого поведения, здесь существует потенциал эксплуатации обманщиками или халявщиками, которые не сотрудничают, и которые, следовательно, получают преимущество в приспосабливаемости в популяции, поскольку они не оплачивают расходы на сотрудничество.
Это иногда называют "трагедией общего достояния", которая первоначально использовалась для описания человеческой экономики и морали, но также может быть применена к микробам.
Трагедия в том, что если бы все сотрудничали, это принесло бы пользу популяции, но обман, даже в том, что если эти индивиды выигрывают в краткосрочной перспективе, это ставит всю популяцию под угрозу краха или вымирания.
Чтобы проиллюстрировать социальную эволюцию микробов, мы рассмотрим хорошо изученную социальную характеристику восприятия кворума. Это процесс, при котором клетки обмениваются данными друг с другом через диффундирующие сигнальные молекулы. Эти сигналы характеризуются широким диапазоном поведения на уровне популяции или групповом уровне. В ряде грамотрицательных и грамположительных бактериальных видов, сигналы ВК регулируют продукцию внеклеточных “общественных благ, " включая молекулы, поглощающие питательные вещества, экзопротеазы, токсины и поверхностно-активные вещества, которые способствуют подвижности клеток.
How bacteria "talk" - Bonnie Bassler https://www.youtube.com/watch?...
Для оппортунистических патогенов синегнойной палочки и золотистого стафилококка, было показано, что восприятие кворума является затратным и эксплуатируемым мошенниками. Использование синтетической культуральной среды, в которой производство роста экзопротеазы, зависящей от кворума, является важным для роста, популяции синегнойной палочки дикого типа хорошо растут, но популяции с мутацией уменьшенной восприимчивости к кворуму растут плохо. Существенно, что в смешанных культурах мутанты, с уменьшенной восприимчивостью к кворуму, действуют как социальные обманщики, потому что у них есть преимущество в приспосабливаемости по причине использования производимой экзопротеазы клетками дикого типа.
Аналогично, при инфицировании мышей с обожженной кожей или хроническими ранами с синегнойной палочкой, мутанты с уменьшенной восприимчивостью к кворуму действуют как обманщики и внедряются в бактериальную популяцию в течении нескольких дней. У инфицированных личинок восковой моли можно наблюдать аналогичную картину социальной активности для золотистого стафилококка. Мутанты с уменьшенной восприимчивостью к кворуму менее приспособлены, чем их двойники дикого типа в случаях монокультурных инфекций, но демонстрируют социальный обман при смешанной инфекции.
Такие результаты помогают нам объяснить, почему мутанты с уменьшенной восприимчивостью к кворуму часто возникают при клинических инфекциях, хотя такие мутации с потерей функции могут казаться вредными для приспособляемости. Кроме того, смешанные инфекции клеток дикого типа с обманщиками демонстрируют снижение вирулентности, поскольку обманщики не производят токсины повреждающие ткани.
Это может быть использовано в наших интересах, потому что обманщики могут быть привнесены в инфекции как уменьшающие вирулентность и выиграть время для иммунной системы, чтобы справиться с инфекцией. Это привело к термину «читобиотики», но в этой области требуется гораздо больше исследований. Как можно поддерживать сотрудничество в свете обмана? Ключевой вопрос в области социальной эволюции заключается в том, как поддерживается социальное поведение, учитывая, что обманщики пользуются большими преимуществами приспосабливаемости в смешанных популяциях? Одна из наиболее изученных идей - это "инклюзивная приспосабливаемость". Это идея о том, что человек максимизирует свою инклюзивную приспосабливаемость, а не только максимизирует своё собственное размножение, но и размножение своих генов, даже если они оказываются в других индивидуумах. Таким образом, помогая родственному размножению, это всё увеличивает инклюзивную приспосабливаемость. Эта теория была разработана эволюционным биологом Уильямом Гамильтоном в 1960-х годах, и с тех пор была названа "селекцией родства".
Классический пример этого можно найти у насекомых. Многие социальные насекомые, такие как пчелы и муравьи, имеют стерильные рабочие касты, которые полностью отказываются от собственного размножения в пользу королевы.
Как этот альтруизм наследуется, если альтруисты никогда не размножаются? Поведение может быть унаследовано, если выгоды достаются индивидуумам, которые разделяют гены альтруизма. Это случай насекомых, но как это проявляется в популяциях бактерий? Селекция характерных черт кооперации у микробов может быть максимизирована, когда степень генетического родства сохраняется высокой, но как это может быть достигнуто? Один способ, когда селекция родства может работать посредством ограниченного рассредоточения. В этом случае родственники держатся близко друг к другу, увеличивая вероятность взаимодействия между родственниками, которая способствует неизбирательному альтруизму по отношению к соседям. Это не требует сложных систем распознавания, и поэтому вероятно, будет иметь важное значение для микробов.
Биопленки и сотрудничество.
Многие экспериментальные исследования социальной эволюции до сих пор проводились в хорошо смешанных планктонных культурах, где есть широкие возможности для мошенников свободно рассеивать и без разбора эксплуатировать производство общественных благ кооператорами. [И не говорите мне что вы не видите прямой аналогии с нашим обществом сегодня]
Одним из ключевых способов ограниченного распространения микробов является рост в составе биопленки, которая окружена экзополисахаридной матрицей. Такая пространственно-структурированная среда имеет потенциал для продолжения сотрудничества генотипов и ограничения вторжения и распространения генотипов обманщиков. Возможным результатом этого является общее сохранение социальных черт в биопленке.
Думаю что на этой оптимистичной ноте о возможности микробов структурироваться таким образом, чтобы не дать читерам уничтожить всё сообщество, нужно ограничить это эссе. Вдруг и у более высокоорганизованной живой материи, которой являются люди, имеется аналогичный потенциал?
Ну и в заключении, поднимаясь на уровень человеков, хочу иллюстрировать роскошный образец халявщиков и обманщиков. В этой ипостаси имеет место быть вся без исключения оболочка демократии: Республиканская форма государственного устройства, герб и флаг, парламент и партии, конституция, система выборов первого лица государства и видимо даже скрепы идеологии.
Угу…
И добавим только один незначительный факт.
Оценили 23 человека
50 кармы