Независимо от того, человек вы или бактерия, ваша среда определяет, как вы можете развиваться. В частности, есть две фундаментальные проблемы: какие ресурсы вы можете использовать, чтобы выжить и расти, и как вы реагируете, если ваша среда внезапно изменится?
Исследователи недавно обнаружили, что количество индивидуалистов в бактериальной популяции увеличивается, когда ее источник пищи ограничен.
Их открытие противоречит распространенному мнению о том, что популяции бактерий просто реагируют, задним числом, на условия окружающей среды, с которыми они сталкиваются. Исследование показало, что индивидуалисты могут заранее подготовиться к таким изменениям.
Дефицит способствует разнообразию
В недавней статье исследователи, работающие с Фрэнком Шрайбером, показали, что отдельные клетки в бактериальных колониях могут сильно различаться по тому, как они реагируют на недостаток питательных веществ.
Хотя все клетки в группе генетически идентичны, то, как они перерабатывают питательные вещества из окружающей среды, может варьироваться от одной клетки к другой. Например, бактерии Klebsiella oxytoca преимущественно поглощают азот из аммония, поскольку для этого требуется относительно мало энергии. Когда аммония недостаточно для всей группы, некоторые бактерии начинают поглощать азот, связывая его с элементарным азотом, хотя для этого требуется больше энергии. Если аммоний вдруг совсем закончится, эти клетки по крайней мере подготовлены.
Пока некоторые клетки страдают, группа в целом может продолжать расти. «Хотя все бактерии в группе генетически идентичны и находятся в одних и тех же условиях окружающей среды, отдельные клетки различаются между собой», – говорит Шрайбер.
Шрайбер и его коллеги смогли выявить поразительные различия между бактериями, только внимательно изучив их. «Мы должны были измерить поглощение питательных веществ отдельными бактериальными клетками – хотя это всего два микрометра по размеру», – объясняет Шрайбер. «Обычно микробиологи изучают совокупные свойства миллионов или даже миллиардов бактерий. Только благодаря тесному сотрудничеству между исследовательскими группами и объединению нашего опыта и технического оборудования мы смогли изучить бактерии так подробно.
Разнообразие способствует гибкости
Настоящее исследование показывает, насколько индивидуальность – у бактерий и в целом – может иметь важное значение в изменяющейся среде. Различия между людьми придают группе новые свойства, позволяя ей справляться с жесткими условиями окружающей среды. «Это указывает на то, что биологическое разнообразие имеет значение не только с точки зрения разнообразия видов растений и животных, но и на уровне отдельных особей внутри вида», – говорит Шрайбер.
Затем Шрайбер и его коллеги планируют изучить, имеет ли индивидуалистическое поведение конкретных людей одинаковое значение в естественной среде.