Слизевик Dictyostelium discoideum с момента своего открытия стал одним из главных модельных объектов в биологии: сначала его использовали при исследовании процессов, имеющих отношение к биологии развития и эволюции многоклеточности, а позже оказалось, что с помощью D. discoideum можно изучать ещё и социально-экологические взаимосвязи.
Причиной такой научной популярности стал особый образ жизни, который ведёт слизевик. D. discoideum питается почвенными бактериями и может долгое время существовать в виде одноклеточных амёб, но когда пищи становится мало, амёбы сливаются друг с другом в крупное многоклеточное образование, в котором происходит дифференциация клеток и образование плодового тела. На нём появляется стебельчатый вырост, на котором сидит сорус с набором спор, и из них позже получаются новые одноклеточные амёбы.
Биологию D. discoideum начали изучать в лаборатории, однако лабораторное культивирование было не совсем то (а точнее, совсем не то), к чему слизевик привык на воле, а потому между ним и учёными возникло, скажем так, некоторое недопонимание. В 1998 году исследователи из Университета Райса (США) обнаружили на некоторых диких клонах слизевика бактерии, сидевшие на спороносных органах. Оказалось, что, даже будучи очищенными от бактерий, D. discoideum подбирали их снова, причём бактерии были именно теми, какие слизевик употреблял в пищу.
Получалось, что эти почвенные амёбы держали при себе запас пищи, поступая подобно фермерам, разводящим скот. Примерно треть диких клонов оказались такими «фермерами»; что же до лабораторных слизевиков, то они, во-первых, могли быть потомками тех, кто фермерством не увлекался, а во-вторых, условия культивации не обязательно соответствовали намерениям слизевиков иметь при себе запас бактерий.
Статья про амёб-фермеров вышла в 2011 году в Nature, однако история на этом не закончилась. Исследователи заметили, что далеко не все бактерии при слизевиках съедобны (то есть не все годятся в пищу самим слизевикам). Тут же возникло множество вопросов: то ли это бактерии-«попутчики», присоединившиеся к выращиваемым бактериям-«коровам», то ли паразиты, наносящие вред слизевикам, то ли что-то ещё. Выяснилось, что D. discoideum с такими несъедобными бактериями росли даже активнее, чем без них. Тогда и родилась идея о том, что эти бактерии нужны слизевикам не для прокорма в трудные времена, а для защиты.
Дальнейшие эксперименты это подтвердили. Во-первых, эти бактерии помогали подавить слизевиков-конкурентов. Не все штаммы D. discoideum держат при себе бактерии, но все ими питаются, и те, кто занимается «фермерством», могут просто красть чужих «коров». Несъедобные бактерии, которых держат при себе слизевики-«фермеры», подавляют развитие потенциальных грабителей: под действием каких-то бактериальных биомолекул у слизевиков-«нефермеров» появляется наполовину меньше спор. Во-вторых, по словам исследователей, защитные бактерии ещё как-то сами по себе стимулируют рост приютивших их слизевиков.
В Nature Communications Дебра Брок, Дэвид Келлер и Джоан Страссман, работающие теперь в Вашингтонском университете в Сент-Луисе (США), обсуждают, почему фермерский симбиоз, с одной стороны, оказался таким устойчивым среди слизевиков, а с другой — не распространился на все штаммы D. discoideum.
Когда еды много, «фермеры» уступают «нефермерам», так как первые не съедают всё, что есть, а оставляют часть бактерий «на развод». «Нефермеры» же сметают всё подчистую, а потому могут расти и размножаться интенсивнее. Но избыток еды время от времени заканчивается, и тогда преимущество получают «фермеры», у которых еда есть всегда.
Однако они не имели бы такового, если бы при них не было ещё одних симбионтов — бактерий, в прямом смысле отравляющих жизнь конкурентам-«нефермерам». В противном случае конкуренты бы объедали «фермеров», сведя всё их преимущество на нет.
http://compulenta.computerra.ru/chelovek/biologiya/10009016/ |
