對於那些作弊的細菌來說，食物是最重要的

如果你手頭有足夠多的漢堡和啤酒，而你自己的胃已經飽了，那麼在你的社區燒烤會上，一個不速之客不會給你帶來太多壓力。但如果你飢腸轆轆，食物和飲料供應不足，當moocher出現的時候，情況就不同了。

革蘭氏染色的銅綠假單胞菌（粉紅紅色棒）。圖片：Wikipedia

俄勒岡州立大學的新研究表明，細菌知道你的感受，在社區中產生重要分泌物的微生物會對它們自身的健康狀況造成打擊，因為它們提供了非製造的「騙子」細菌——但只有在生產過程中需要同樣的營養物質才能進入生長和生物量。今天發表在《自然通訊》上的研究結果。

細菌是進化生物學研究的重要生物，因為它們的快速生長使科學家能夠在實驗室里實時研究進化。研究中常見的桿狀細菌，銅綠假單胞菌可導致人類感染，而在致感染的生物體中經常發現cheater菌株。

這項研究的主要內容是更好地理解合作是如何運作的，以及合作是如何進化的，通訊作者Martin Schuster說我們可以利用微生物來研究社會進化，在某種程度上，每個環境都是營養有限的，我們的研究讓我們能夠預測什麼樣的環境有利於合作或欺騙。

舒斯特(Schuster)和2017年博士研究生喬·塞克斯頓(Joe Sexton)的研究涉及p . aeruginosa和一種肽siderophore它分泌、pyoverdine或PVD。

p . aeruginosa利用PVD來清除鐵質，這是一種必不可少且難以獲取的養分;作弊者不生產PVD，但有一個受體來收集siderophore與之結合的鐵。

這些分泌物使每個人都受益，而欺騙細菌不參與生產，科學與農業科學學院OSU微生物學系副教授舒斯特說。總的來說合作被認為是昂貴的;因此，作弊者可以通過節省合作的成本來利用這個過程。

早期的研究表明綠膿桿菌的合作行為可以被突變的作弊者利用，這項研究表明細菌合作的成本是有條件的。舒斯特爾說這一切都與環境有關，取決於環境、可利用的營養物質、細菌性飲食。有時合作是非常昂貴的，有時則不是，如果合作成本不高，那就意味著作弊不會帶來優勢。

在PVD分泌物的情況下，當碳或氮限量供應時，p . aeruginosa有一定的健身成本;這些是PVD的構建塊，也是產生細胞生物量的必要條件。

但其他營養物質的缺乏——鐵、磷和硫——不會導致健康成本;因此，在這些情況下，作弊者並沒有獲得優勢。

在此之前健康成本被認為與有多少siderophore的生產成本成正比，在不同的營養條件下，細菌的產量仍然相同，但健康成本發生了巨大的變化。

研究人員用化學統計格式驗證了他們的建模預測，一種開放的系統，新鮮的營養物質以相同的速度流出;細胞密度和生長速率保持不變。在這個系統中PVD生產的健身成本在混合文化中，由於合作夥伴和作弊者之間的增長差異很明顯。

除了關於合作進化的基本問題之外，我們的工作也與自然種群有關，土壤、海洋和人類感染中都有siderophore -陰性菌株。它們從何而來?它們是進化成作弊者，還是其他原因?我們的工作提供了一個新的難題，可以在現實世界的環境中思考。

參考期刊：自然通訊

來自：俄勒岡州立大學提供

編譯：雙螺旋

審校：博科園

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