21.01.2013

У одноклеточных водорослей обнаружены обманы, войны и социальная кооперация

Открытие, которое выявило признаки социального взаимодействия у одноклеточных, начиналось как изобличение мошенничества. Наблюдая за развитием культуры вида Prymnesium parvum – токсичных простейших, учёные из института Аризоны (University of Arizona) заметили, что не все члены группы участвуют в общем деле.

Представители вида P. parvum принадлежат к гаптофитовым водорослям и являются одними из виновников цветения воды, ежегодно загрязняющих водоёмы США. Вместе с диатомовыми водорослями они составляют значительную часть биомассы планеты, причём этих преимущественно морских обитателей начали замечать и в пресных озёрах.

Особенностью P. parvum является токсин, вырабатываемый одноклеточными, как предполагалось, для подавления жизнедеятельности пищевых конкурентов – тех самых диатомовых водорослей. Однако всё оказалось не так просто. Лабораторные наблюдения показали, что часть особей не вырабатывает этот токсин, а пользуется тем, что произвели соседи.

"Находясь вблизи токсичных коллег, эти "безбилетники" полагаются на чужие токсины", – рассказывает Уильям Дрисколл (William Driscoll), аспирант лаборатории Иеремии Хакетта (Jeremiah Hackett) из университета Аризоны.

По словам исследователя, в таком случае теория нам говорит, что те мошенники, которые экономят на токсине, должны получить конкурентное преимущество и расти быстрее своих добросовестных сородичей. Однако на деле этого не происходит.

Понять причины должен был помочь эксперимент, в процессе которого несколько культур P. parvum было изолировано и подвергнуто тщательному наблюдению. При этом водорослей, отобранных из одной пробы цветущей воды, разделили на токсичных и не токсичных.

Результаты наблюдений, изложенные в статье в журнале Evolution, авторы характеризуют по меньшей мере как удивительные. Оказалось, что те члены группы, которые вырабатывают токсин, кардинально меняют своё поведение.

"Когда в воде много полезных веществ, водоросли с помощью фотосинтеза, используя энергию света, развиваются. Однако в случае, если окружающая среда бедна на питательные компоненты, часть из них становится генераторами токсина, – объясняет Дрисколл. – Эти токсичные простейшие, используя пару жгутиков, начинают вести себя более активно, фактически превращаясь в охотников, которых я бы сравнил с венериной мухоловкой".

Эти агрессивные одноклеточные начинают атаковать представителей других видов, поедая их и тем самым избавляя своих "спокойных" собратьев от пищевых конкурентов.

Природа эволюционной адаптации P. parvum кроется в ДНК простейших, где учёные обнаружили ранее неизвестные науке цепочки, отвечающие за подобную социальную кооперацию.

"Если вы отдельная клетка, то независимо от того, производите вы токсин или нет, вы всё равно дрейфуете в толще воды вместе с другими. Токсин необходим только в случае большой популяции клеток, – поясняет Уильям. – Это всё равно, что сравнивать целый косяк и одинокую рыбу, пытающихся сбить хищника с толку своим поведением".

Авторы работы называют открытие ахиллесовой пятой P. parvum. Дело в том, что вид вредит человеку. Вырабатываемый токсин не опасен для людей, но он смертельно опасен для рыбы и таким образом приносит большой ущерб рыбному хозяйству. Изучение механизмов социальной адаптации одноклеточных и выработки ими токсинов поможет в борьбе с микроорганизмами.

Евгений Парамонов

Источники:

1. Вести.Ru