Иванов-Петров Александр (ivanov_petrov) wrote,
Иванов-Петров Александр
ivanov_petrov

Categories:

О стратегиях обмана

http://elementy.ru/news/430251 via termometr
"Среди дрожжей есть штаммы «кооператоров», работающие медленно, но добросовестно: полностью окисляя питательный субстрат — глюкозу, они производят максимальное количество энергии в расчете на единицу потребленного ресурса. А есть дрожжи-«обманщики», которые очень быстро поглощают общий ресурс, но используют его неэффективно: не доводят окисление глюкозы до конца, а получив сиюминутную выгоду, выбрасывают во внешнюю среду вредные промежуточные продукты своего обмена веществ. В проточной культуре «обманщики», конкурируя с «кооператорами», полностью вытесняют их, но в несменяемой среде стратегия добросовестной работы, используемая «кооператорами», может оказаться более успешной.

Когда организмы одного вида начинают сотрудничать ради более рационального использования общего ресурса, они неизбежно сталкиваются с ограничениями, накладываемыми на каждую отдельную особь. Если речь идет о людях, то они договариваются о соблюдении определенных правил «общественного поведения». Если речь идет о микроорганизмах, то подобные правила формируются естественным отбором. В этом нет противоречия с основным принципом отбора — выживанием и размножением сильнейших. Ведь уступки, на которые идут отдельные особи, компенсируются общим благом (по крайней мере, для данной группы индивидуумов, связанных узами дальнего родства).

Но в семье не без урода. Время от времени появляются мутанты (или просто особи с другим генотипом, занесенные извне), которые не соблюдают эти правила, захватывают непропорционально много ресурсов и быстрее наращивают свою численность, а соответственно, и быстрее распространяют в популяции гены, ответственные за столь эгоистичное поведение. Однако «быстро» не означает эффективно или рационально с «точки зрения» всей популяции. Эгоистичные особи — это, как правило, еще и «обманщики» (англ. cheater). Они не несут издержек на поддержание всей популяции, работают исключительно на себя и нередко ведут к подрыву благосостояния всей популяции.

Дрожжи — микроскопические организмы, между которыми, конечно, не может быть настоящих социальных отношений. Однако конфликт интересов между представителями разных штаммов вполне возможен, тем более если эти штаммы различаются стратегиями использования ресурсов. Проблему сосуществования двух штаммов дрожжей — «кооператоров» и «обманщиков» — исследовали специалисты из Центра популяционной биологии при Лондонском имперском колледже и из Отдела математики Университета в Бате (Англия).

«Кооператоры» медленно использовали глюкозу, осуществляя в процессе дыхания полное ее окисление до СО2 и воды (при этом образовывалось большое количество АТФ на единицу потребленной глюкозы). «Обманщики» поглощали глюкозу быстрее, чем «кооператоры», но, начав процесс окисления, они не доводили его до конца, а, получив определенную выгоду (но далеко не всю, какую можно было бы получить), выбрасывали во внешнюю среду вредные промежуточные продукты своего метаболизма. Один из таких продуктов — этиловый спирт: накопление его в среде тормозит дальнейшее размножение клеток даже при наличии исходного ресурса. Выход АТФ в расчете на единицу потребленной глюкозы при столь расточительном ее использовании оказывается существенно ниже. Таким образом, платой за высокую скорость была пониженная эффективность и «загрязнение» среды вредными веществами.

В ходе экспериментов, проведенных британскими исследователями, выяснилось, что если оба штамма культивировать в хемостате (проточной культуре, где поддерживается определенная концентрация субстрата — глюкозы), то «обманщики», имея более высокую скорость популяционного роста, вытесняют «кооператоров». Однако при культивировании в колбах в среде с ограниченным количеством глюкозы оба штамма устойчиво сосуществовали, а успех «кооператоров» был выше при высокой их численности.

Модель показала хорошее соответствие результатам эксперимента. Успех «обманщиков» был наименьшим в тех случаях, когда в среде накапливалось большое количество промежуточных продуктов обмена и, соответственно, затруднялась диффузия этих веществ из клеток дрожжей. Стало понятным и то, почему в проточной культуре «обманщики» оказывались победителями. Ведь в этом случае вредные продукты обмена, выделяемые ими в среду, всё время удалялись, а скорость роста их популяций оставалась высокой, поскольку пища (глюкоза) продолжала поступать в среду.

Источник: R. Craig MacLean, Ivana Gudelj. Resource competition and social conflict in experimental populations of yeast // Nature. 2006. V. 441. P. 498-501."


Плесневый бальзам на душу. Вообще же находят и трактуют так, как думают. И мне рассуждения об обманщиках и честных производителях так понравились своей незамысловатой моралью, что я даже украл у nigdeja картинку


Tags: biology2
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 74 comments