通訊！令人驚訝的發現：細菌會懲罰“害群之馬” 并在其社區內執行公平原則

【資料圖】

約克大學領導的一個研究小組揭示了一個更耐人尋味的事實，該小組調查了細菌的群聚感應特性，這是一種復雜的合作類型，允許細菌根據人口密度調節基因表達。

來自凱斯西儲大學和約克大學的研究人員合作開展了這項研究，該研究最近發表在《PLOS計算生物學》雜志上。他們驚奇地發現，細菌群落可以為了擺脫占便宜的個體而不惜傷害自己。

約克大學拉松德工程學院的安德魯-埃克福德（Andrew Eckford）副教授是這項研究的資深作者，他說："我們沒有想到會看到這種行為，甚至可以稱之為'唾棄'。但它表明，擁有群體數量感應能力是一個非常靈活的執行公平的工具。"

在這項研究中，科學家們調查了群聚感應機制如何調節共享資源的供應，例如將食物來源轉化為有用的營養物質的酶。當偷吃者在不創造酶的情況下偷取營養物質時，他們發現即使整個社區受到影響，偷吃者也會受到懲罰，類似于當一個不受歡迎的訪客潛入時宣布取消盛宴的做法。此外，如果吃白食的現象很普遍，而且沒有其他食物可用，那這種機制可能會使整個群體挨餓。

"對于一個細菌來說，為社區做出貢獻是很昂貴的，所以對于一個自私的個體來說，最好是簡單地接受所提供的東西而不給予任何回報，"主要作者Alex Moffett解釋說，他在研究時是約克大學的博士后研究員。"但顯然這對每個細菌都不好，所以社區需要一種方法來阻止不良行為。"

莫菲特和他的同事們發現，這些微生物沒有依靠"榮譽系統"，而是使用群聚感應的方式來壓制偷懶者。為了進一步了解群聚感應與其他控制公共物品生產的策略相比如何，他們使用了數學建模。

共同作者、俄亥俄州克利夫蘭市凱斯西儲大學數學、應用數學和統計學教授彼得-J-托馬斯說："我們的模型既能捕捉到'作弊'菌株--它們不生產公共物品但卻能從中受益--接管一個種群的可能性，也能捕捉到該種群在滅絕之前平均能持續多久。"

由于群聚感應在細菌感染中起著重要作用，例如影響囊性纖維化患者的肺部感染，研究小組希望應用這項研究的結果來理解和破壞此類疾病。"Moffett補充說："這將幫助我們了解細菌如何能夠如此有效地在肺部定居，這可能為新的治療方法指明方向。"