
合作是如此普遍的人類,以至於無論文化或年齡如何,在所有人群中都可以看到它的表達。從孩子到公司再到整個國家,有些人的表現都比其他國家好。但是合作和非合作行為並不是人類的獨特之處。包括細菌在內的許多其他生物的生存有時取決於合作的個體成員。
一個極端的合作表達是當一些人口成員為許多人的利益而犧牲自己時。
根據期刊上的一篇文章自然上個月,這種“自我毀滅”合作對於病原體沙門氏菌的感染週期至關重要,該病原體鼠傷病的周期,這會導致沙門氏菌,這是美國最常見的食物胎胎疾病。最近的一次沙門氏菌爆發發生在今年夏天,當時美國各地有1,400多人從墨西哥吃了墨西哥胡椒,腹瀉,發燒和腹部抽筋。
沙門氏菌通常是在有人吃被細菌污染的生食時開始的 - 也許只有一百個單獨的細胞。為了“服用”感染,這很少的初始人口必須殖民腸道。人類消化道已經充滿了競爭的微生物,是入侵細菌的一個非常不友好的地方。如果他們以某種方式設法超越了現有的微生物,他們仍然具有破壞力的力量人類免疫系統與之抗衡。
這項新的研究表明,由於遺傳編碼的合作策略,沙門氏菌生存。初始種群中的所有細菌在遺傳上都是相同的,但是兩組出現。建立感染需要兩組之間的協調行動 - 一個是Kamikaze,而在翅膀上等待的一組則可以利用隨後的破壞。
看著小鼠的沙門氏菌感染,由不列顛哥倫比亞大學的瑞士蘇黎世的馬丁·阿克曼(Martin Ackermann)和沃爾夫·德里奇·哈特(Wolf-Dietrich Hardt)領導的一組科學家邁克爾·多貝利(Michael Doebeli)仿照了兩組細菌的合作行為,並使用了公共商品遊戲的變體。這是遊戲理論中的一個經典問題,經濟學家用來模擬談判的結果。
公共物品遊戲就像沒有卡片的賭博練習。參與者有一定數量的令牌,他們可以秘密地為普通鍋做出貢獻。在遊戲結束時,所有玩家都可以保留他們從Plus開始的任何代幣,甚至可以拆分普通鍋。遊戲理論說,整個小組的最佳策略是每個玩家都將所有籌碼扔到鍋中,將它們變成公共產品並平均分享。
沙門氏菌在人類腸道中扮演公共物品遊戲的危險變化。某些細菌玩家根本沒有任何貢獻。其他人則是自我毀滅的,扔掉了所有的籌碼,然後將自己帶出了比賽。最後,沒有任何貢獻的細菌分享留下的這些戰利品。
生物學上的作用是,在細菌在腸道中分為兩組之後,一組基本上沒有做任何事情,並且留在腸道內部,而另一組則侵入腸道內襯裡的細胞。第二組注定要失敗。入侵腸細胞會觸及這些巨大的免疫反應細菌無法生存。但是,它們最終增加了普通商品,因為它們的自我毀滅還會引起腸道內部的巨大炎症,從而消除了那裡的許多現有微生物。
隨著競爭對手的消失,其餘細菌可以繁殖成廣泛的感染。
所有這一切的奇怪部分是,儘管其中一些人被驅使自我破壞,但兩組細菌在遺傳上都是相同的。差異不是因為遺傳差異,而是因為科學家所說的“表型噪聲” - 蛋白質的隨機分類和細胞分裂過程中發生的其他分子過程。所有細菌都有驅動自我毀滅行為的基因,但並非所有細菌都表達了這些基因。
阿克曼說,這是一種優雅的改編,這很有意義。如果兩組細菌在遺傳上並不相同,則自我毀滅形式將很快消除。取而代之的是,如果將一定比例的人口編程為隨機開始自我毀滅,那麼整個人口將倖存下來(任何吃不良墨西哥胡椒的人都會付出代價)。
- 沙門氏菌的棘手攻擊計劃揭示了
- 科學家檢查了人類糞便中的100萬億微生物
- 洗水果和蔬菜是否使其安全?
內部科學新聞服務由美國物理研究所提供支持。