Paradoxer i mikrobiella ekonomier

Our Miss Brooks: Exchanging Gifts / Halloween Party / Elephant Mascot / The Party Line (Maj 2019).

Anonim

Mikrober kan producera många av de metaboliska resurser som de behöver för att överleva. Men eftersom de har permeabla cellväggar kan dessa resurser läcka ut i omgivningen. Eftersom mikrober ofta lever i samhällen med många andra typer av mikrober, kan de också ta in de metaboliska resurserna som andra mikrober har läckt ut. Och de kan reagera på sina miljöer, flytta vad och hur mycket av något bra de producerar sig. På ett sätt är denna utbyte av varor en egen ekonomi, men det är en som vi inte förstår väl.

I en ny tidning i Nature Communications beskriver tre Santa Fe Institute forskare en trio av paradoxal dynamik som kan uppstå i enkla mikrobiella ekonomier. I papperet ser man bara en typ av scenario: en självförsörjningsmodell där två typer av mikrober producerar varor som är värdefulla för sig själva och de andra.

Den första paradoxen är "förbannelsen för ökad effektivitet". Detta inträffar när Organism A är mycket effektivare för att göra en viss metabolit än Organism B. Organism B har inget incitament för att producera den metaboliten, så den slutar. Organism B kan följaktligen reproducera snabbare, vilket betyder att den mer effektiva producenten, Organism A, så småningom utgör en mindre befolkningsstorlek.

Den andra paradoxen är "förbannelsen av minskad ineffektivitet". Organismer kan bli bättre på att göra gott och hela befolkningen växer sedan långsammare.

"Detta beror på att det leder till brist på specialisering varigenom en organism producerar båda varorna", säger Eric Libby, Santa Fe Institute Omidyar Fellow och medförfattare på studien. "Samhället som helhet blir då mindre effektivt och växer långsammare."

De två första paradoxerna förutsätter att de två celltyperna gör sina egna metaboliska beslut oberoende. Den tredje - den i stort sett teoretiska "förbannelsen av kontroll" - antar att en mikrobe kan manipulera den andra till att följa en viss strategi. Manipulatorn kan initialt öka sin andel av den totala befolkningen, men upplever ibland långsiktiga förluster. "Beroende på hur länge en förening går, kan det vara mer fördelaktigt att konkurrera med en annan mikrobe än att utnyttja den", skriver författarna.

Att förstå paradoxer i mikrobiella ekonomier kan vara viktiga för att närma sig ingenjörsbaserade mikrobiella samhällen och bättre förståelse av mikrobiomer. Från en första blick hos dessa system kan det tyckas uppenbart vilka mikrober som mest kommer att dra nytta av vissa strategier för att leva i dessa metaboliska ekonomier. Men ser det ut att det kan lura.

menu
menu