Amoebai, mutantai neleidžia sau būti apgauti • Aleksandras Markovas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Genetika, psichologija

Mutantiniai amoezai netapo kvailiais

Amoebas Dictyostelium maisto trūkumas yra surenkamas į daugiasluoksnius agregatus (kairėje), kurios tada formuoja vaisiaus kūnus ilgu stiebu (dešinėje) Nuotraukos iš www.iaa.es

Bet kokia socialinė sistema, pagrįsta bendradarbiavimu ir altruizmu, turi apsisaugoti nuo laisvųjų ir apgaulių, kurie naudoja kieno nors gerumą, bet nieko neduoda. Amerikiečių biologų atliekami eksperimentai su amoebais DictyosteliumKuriame socialiniame parazitatyvu yra plačiai paplitęs, buvo įrodyta, kad gebėjimas ginti nuo laisvai perkeliamų asmenų gali labai greitai vystytis dėl atsitiktinių mutacijų ir atrankos, kuriuos atlieka laisvuosius nariai.

Amoebas Dictyostelium Pastaraisiais metais jie tapo mėgstamiausia bioologų tema, studijuojančia bendradarbiavimo ir socialinio elgesio raidą. Maisto trūkumo atveju šie amoebai renkami dideliuose daugelio raumenų užpilduose (pseudoplasma), iš kurių susidaro vaisių kūnai. Tie amoebai, kurių ląstelės eina statyti kūno vaisiaus kūno dalis, iš tikrųjų aukoja patys savo draugams, kurie turi galimybę atsikratyti ginčų ir tęsti rasę. Labai panaši socialinė elgsena pastebima daugelyje kitų mikrobų,įskaitant bakterijų mikocokus (žiūrėkite: Gebėjimas sudėtingam kolektyviniam elgesiui gali atsirasti dėl vienos mutacijos, "Elements", 2006 05 25) ir bacilų (žr.: Altruistinės bakterijos padeda savo artimiesiems kanibalams valgyti save "Elements" 2006 m. Vasario 27 d.), Taip pat daugybėje vienaklonių eukariotų, kartu su diktoosteliu, į myksomicetų grupę.

Atrodo, kad evoliucija pakartotinai "bandė" sukurti daugiakultūrį organizmą iš socialinių bakterijų arba paprasčiausių, galinčių surinkti į tankius grupes, tačiau dėl tam tikrų priežasčių jis neviršijo plazmozijos ir paprasčiausiai išdėstytų daugiasluoksnių vaisių kūnų. Visi iš tiesų kompleksiniai daugelakiai organizmai formuojasi kitaip – ne iš atskirų ląstelių su savo pačių konkrečiomis genomais, bet iš vienos ląstelės palikuonių (kuris užtikrina visų kūno ląstelių genetinį tapatumą).

Gyvenimo ciklas ir socialinis parazitmas Dictyostelium. Mėlyna ir geltona Gėlės rodo dvi amoebų rūšis (veisles), "apgaulė" ir "sąžiningas". a – Su maisto pertekliumi, amoeba gyvena atskirai, auga ir dauginasi asksualiai (padalijant); Kartais ir seksualinė reprodukcija įvyksta, tačiau laboratorijoje tai yra labai reti, ir tai nėra parodyta diagramoje. bc – Jei maisto trūkumas, amoebai renkami didelėse grupse. d – Dėl to susidaro daugiasluoksniai agregatai, kurių ilgis yra kelis milimetrus, kuris tam tikrą laiką gali būti sluoksniuotas; jie vadinami "šliužais". e-g – galų gale daugiasluoksnis vienetas virsta koteliu "vaisių kūnu"; o maždaug 20% ​​ląstelių paaukoja save, formuoja koją, o 80% tampa sporos ir turi galimybę tęsti savo pobūdį. Tai gali būti vertinama, kad mėlyna ląstelių ( "cheaters") užėmė beveik visi iš geriausių vietų vaisių kūno ir virto diskusijų, teikti visą nedėkingas darbas sukurti kamienines ląsteles geltona ( "sąžiningas"). Pav. iš straipsnio: Richard H. Kessin. Bendradarbiavimas gali būti pavojingas / Gamta. 2000. V. 408. P. 917-919

Vienas iš labiausiai akivaizdžių priežasčių "evoliucijos beprasmiškumą" iš daugialąsčių organizmų susiformavo iš grupių vienaląsčių asmenims, yra tai, kad tokie organizmai sukurti idealias sąlygas socialinės parazitizmas ir nahlebnichestva plėtrai. Bet mutacija, kuri leidžia individualiai mėgautis vienos ląstelės naudą iš daugialąsčių gyvenimo "kolektyvinės" ir nieko duoti mainais, turi galimybę plisti, nepaisant jo pražūtinga gyventojų (žr Mikrobiologów sako:. Akytasis – pilną sukčiai "elementai", 06.04.2007) .Tiksliai tokia pati problema kyla prieš socialinius gyvūnus, įskaitant žmones (žr. "Cheating" prisimenama geriau nei sąžiningi veiksmai, "Elements", 2009.07.21).

Norint išgyventi, socialiniai organizmai, kaip antai dictūstelis, turi kažkaip apsiginti nuo laisvųjų. Teoriškai jie gali tai padaryti keliais būdais (žr. Nuorodas žemiau). Anksčiau viename iš myxobacteria eksperimentų buvo užfiksuota mutacija, kuri užtikrina apsaugą nuo sukčiavimo (žr.: Gebėjimas sudėtingam kolektyviniam elgesiui gali atsirasti dėl vienos mutacijos, Elementy, 2006 05 25). Tačiau iki šiol niekas bandė eksperimentuoti nustatyti tokių mutacijų atsiradimo tikimybę (ar dažnį), ty suprasti, ar atsparumo atsiradimas vienai ar kitai parazitų rūšiai yra bendras dalykas ar retas išimtis.

Eksperimentai, atlikti biologų iš keleto Hiustono (JAV) tyrimų centrų Diciostelium, parodė, kad atsparių mutacijų atsparumo atsiradimo tikimybė šiame organizme yra gana didelė. Mokslininkai dirbo su dviem dictiosteliumo padermėmis – laukiniais "sąžiningais" amoebais (štamo simbolis yra AX4) ir vienas iš kelių gerai žinomų amoebo štamų – apgauti (chtC).Jei mišinys amoeba iš šių padermių bus vienodomis dalimis ir pradės badauti, jie sudarys chimerines (sumaišytas) vaisių kūnas. Tuo pačiu metu "apgaulės" užima geriausias vietas vaisių kūne ir tampa ginčais, vien tik "sąžiningi" amoebai sukurti vaisiaus kūno koją. Dėl to iš ginčijamo ginčo smarkiai dominavo apgavikų ginčai.

Autoriai dirbtinai padidino mutacijos greitį "sąžiningoje" Ameba AX4, naudodami genetinius konstruktus (plazmidžius), kurie įterpami į skirtingas dictinės smegenų genomo dalis (žr. Restrikcijos fermentų medijuojamos integracijos (REMI) mutagenezę). Plazmidė susideda iš atsparumo antibiotikams geno blasticidinui S. Įterpiant į skirtingas genomo vietas, plazmidės paveikė netoliese esančių genų darbą. Tada iš amoebo mutantų rinkinio jie paėmė tūkstantį individų su skirtingomis mutacijomis, ir kiekvienam iš jų buvo suteikta galimybė padauginti.

Po to pradėjo atsirasti parazitų parinkimas, o patiems parazitams buvo naudojamas kaip atrankos agentas. Amba iš tūkstančio mutantinių štamų buvo sumaišyti lygiomis dalimis ir kartu su apgaulingais amoebais, pastarieji yra keturis kartus daugiau nei sąžiningi ameba mutantai.Mišrus gyventojai buvo baduoti, kad sudarytų vaisių kūnus. Tada susidariusios sporos buvo surinktos ir iš jų gautos amoebos. Žinoma, tarp jų dominavo "chtC" apgaulės, tačiau eksperimentai juos visus nužudė su blasticidinu S (kaip prisimename, visi amoebo mutantai turėjo geną, apsaugantį nuo šio antibiotiko). Rezultatas buvo amevos mutantų mišinys, bet iš tūkstančio pradinių kamienų dabar dominavo tie, kurie galėjo geriau pasipriešinti apgaulėtojams. Šie amoebai vėl buvo sumaišyti su apgauliais santykiu 1: 4 ir vėl priversti sudaryti vaisių kūnus.

Po šešių tokių ciklų amoeba mutantų populiacijoje liko tik vienas iš tūkstančio pirminių padermių. Autoriai ištyrė šių amoebų genomą ir nustatė, kad jie integravo plazmidę į geną DDB_G0271758koduojanti nežinomos funkcijos baltymą.

Išgyvenusį mutantinį štamą pavadino rccA (cheater chtC A). Autoriai įsitikino, kad rccA amoebai yra tikrai apsaugoti nuo sukčiavimo cheaters-chtC. Jei sumaišysite tuos ir kitus lygiomis proporcijomis, tada kimerinių vaisių kūnų ginčai taip pat suformuojami vienodomis dalimis, taigi, amoebų chtC cheatravimo būdai, nepriklausomai nuo jų, yra bejėgiai prieš ameba rccA.Tačiau dar viena amoebo apgaulių šerdis, LAS1, sėkmingai parazitēja rccA amoebais. Todėl mutacija genoje DDB_G0271758 saugomos amoebaus, o ne iš bet kokių cheaters, bet tik iš gerai apibrėžtos.

Autoriai taip pat patikrino, ar atsparus rccA padermis tapo "apgaudinėjimu", palyginti su originaliu AX4 paderme. Teoriškai vienas iš būdų, kaip nugalėti apgaulėtoją evoliucinėje "ginkluotės lenktynėse", yra tapti dar sumanesniu apgaudinčiu. Toks apgaulingo konkurentų galas gali visiškai paskatinti visą sistemą, paremtą bendradarbiavimu, iki visiško žlugimo. Tačiau šiuo atveju tai neįvyko: rccA padermė išliko gana "teisinga" AX4 atžvilgiu.

Be to, eksperimentai su mišriomis kultūromis, sudarytas iš vienodo skaičiaus amoebų AX4 ("laukinių"), chtC ("apgaulių") ir rccA ("apsaugotų") parodė, kad rccA amoebai apsaugo nuo apgaulės ne tik patys, bet ir AX4 (nors ir mažesniu mastu). RccA amoebų buvimas tam tikru būdu neleidžia chtC apgaulėtojams išstumti amoebaus AX4 iš palankių padėčių vaisių kūnuose. Akivaizdu, kad abipusė sąžiningų atmainų pagalba atveria papildomas galimybes kovoti su klaidinančiaisiais.

Iš kitų parazitų apsaugotų amoebų veisimosi eksperimentas buvo kartojamas dar šešis kartus su kitais amoebo mutantų pavyzdžiais.Visais atvejais po šešių atrankos etapų iš pradinio tūkstančio mutantinių padermių išliko vienas ar du, atsparūs parazitams iš chtC. Trimis atvejais pasipriešinimas neatsirado dėl pradinio plazmidžių įdėklų sąskaita, bet dėl ​​kai kurių kitų mutacijų, kurios eksperimento metu atsirado spontaniškai, sąskaita. Norėdami tai nustatyti, mokslininkai nustatė, kur įdėta šios atsparaus kamieno plazmidės, ir tada įdėta plazmidė toje pačioje amoeba genomo vietoje iš originalios AX4 linijos. Jei po tokios operacijos amoeba nepasiteisino galimybės atsispirti laisvams, tai šis gebėjimas atsirado dėl kitų mutacijų. Kas tiksliai – autoriai nesuprato (tai yra labai sudėtinga techniškai).

Trys iš septynių atsparių štamų, kuriuos patyrė patys, tapo apgaudinėjimu "chtC" link, o vienas išmoko apgauti ir originalią AX4 laukinę štamą. Kiti liko sąžiningi.

Tyrimas parodė, kad tikimybė atsiradimo dėl mutacijų, kurios teikia apsaugą nuo parazitų, Dictiostelium yra labai didelė. Freeloaders buvimas prisideda prie apsauginių mutacijų plitimo. Tai turėtų paskatinti evoliucinę "ginklavimosi varžybą" tarp klastotojų ir sąžiningų amoebų: pirmieji tobulina apgaulės priemones, pastarosios – apsaugos priemones.Siekiant apsisaugoti nuo apgavikų, amoebai neturi tapti apgaudininkais. Tai padeda išsaugoti bendradarbiavimą. Molekuliniai apgaulės mechanizmai ir apsauga nuo jo vis dar nėra žinomi, bet greičiausiai jie yra susiję su tarpdalykiniu bendravimu ir abipusio pripažinimo sistemomis.

Šaltinis: Anupama Khare, Lorenzo A. Santorelli, Joan E. Strassmann, David C. Queller, Adam Kuspa, Gadas Shaulsky. Cheater-pasipriešinimas nėra beprasmis // Gamta. Išankstinis internetinis leidinys 2009 m. Rugsėjo 30 d.

Dėl kovos su apgaudintais mechanizmų taip pat žiūrėkite:
1) Garbingas mielių ir cheatinių mielių gali gyventi kartu, "Elements", 2009-04-20.
2) Altruistai klestės dėl statistinio paradokso "Elements", 2009 m. Sausio 16 d.
3) Socialinių vabzdžių altruizmą remia policijos metodai, "Elements", 2006 11 08.
4) Mikrobiologai teigia: daugelio elementų yra visiškai sukčiai, "Elements", 2007 m. Balandžio 6 d.
5) Cheatingas prisimenamas geriau nei sąžiningi veiksmai, "Elements", 2009.07.21.
6) Gebėjimas sudėtingam kolektyviniam elgesiui gali atsirasti dėl vienos mutacijos, "Elements", 2006-05-25.

Aleksandras Markovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: