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为什么粘糊糊的变形虫赢不了?

2019-09-16 252粘菌

达尔文的进化论预言适者生存。那么,如果进化总是倾向于获胜策略,那么为什么不同的生存策略会共存呢?

为了回答这个问题,巴斯大学和曼彻斯特大学的科学家们一直在研究一种单细胞阿米巴原虫,也被称为粘菌,它表现出某些被贴上“欺骗”或“合作”标签的行为。

在发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的一项研究中,研究小组发现,就总体生存而言,作弊者不一定能获胜,这表明生物学家应该重新评估他们如何定义和衡量社会合作。

为什么粘糊糊的变形虫赢不了?

研究背景

他们的研究对开发利用社会上成功的细菌来对抗疾病(如肺部感染)的疗法具有医学意义。

曼彻斯特生命科学学院的Chris Thompson教授解释说:“如果骗子总是赢,那么根据达尔文的理论,利他主义就不应该存在。为了研究这个问题,我们研究了为什么阿米巴原虫群落中单一的适者生存策略不占主导地位。”

为什么粘糊糊的变形虫赢不了?

研究内容

研究小组观察了阿米巴变形虫在合作遭遇中是如何相互竞争的。这些奇怪的微生物通常以单个细胞的形式生活在土壤中,以细菌为食,但当食物有限时,它们会聚集在一起形成一个“蛞蝓”,在转化为子实体之前移动到不同的位置,最终释放出孢子,产生下一代阿米巴原虫。

发育成子实体需要合作,一些阿米巴变形虫形成子实体的茎部,有效地牺牲自己,为孢子的利益。因此,生物学家将长出茎秆的个体称为“利他主义者”,而那些容易形成大量孢子的个体则被认定为“骗子”,因为它们从中获得的利益不成比例。

然而,巴斯和曼彻斯特的科学家发现,这些假设并不一定能说明全部情况。那些被贴上作弊标签的细菌并不比那些看起来失败的细菌有更高的成功率,因为作弊者为他们表面上的成功付出了代价,产生了更多质量较差的孢子。这些低等孢子的存活率较低,所以总的来说,存活下来的孢子数量与那些“合作”的变形虫相似。

为什么粘糊糊的变形虫赢不了?

研究结果

巴斯大学生物与生物化学系的Jason Wolf教授解释说:“我们的研究表明,虽然在社会合作中肯定有赢家和输家,但你不能仅仅通过计算这些粘菌产生的孢子数量来衡量社会成功。那些产生大量孢子的细菌往往会产生较差的孢子,这些孢子与竞争对手相比没有任何总体优势。

“在衡量社会成功时,我们基本上需要着眼于大局,而不是基于衡量错误的东西做出假设。”

Chris Thompson教授补充说:“我们的研究表明,当我们看系统通过只是一个方面,系统会出现不平衡,不能工作,但在现实中我们的许多功能集合在一起决定我们成功,所以我们的各种有助于使我们更平等。”

他补充道:“我们的研究提出了一个相当大的惊喜,因为目前我们衡量系统健康程度的方法具有误导性。通过关注后代的数量(在这个例子中是孢子)而不是质量,我们使用了一个错误的衡量成功的方法。“我们认为的社会成功需要重新评估。”

引用

Manchester University. "Why slimy cheats don’t win: 'Cheating' amoebae don't survive better than 'cooperating' amoebae." ScienceDaily. ScienceDaily, 31 March 2015.
www.sciencedaily.com/releases/2015/03/150331073942.htm.

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