Одноклеточный альтруизм с экономическим лицом
Одноклеточные слизевики готовы жертвовать собой в том случае, если их жертва оправдана с генетической точки зрения.
Люди далеко не единственные, кто умеет сотрудничать друг с другом. Самые разные живые существа, от одноклеточных амеб до млекопитающих, демонстрируют массу примеров сотрудничества, причем довольно часто оказывается, что кому-то из сотрудничающих приходится нести серьезные убытки и даже жертвовать собой ради общей цели. Именно так поступают амебоподобные слизевики Dictyostelium discoideum, живущие в почве и питающиеся почвенными бактериями.
Когда пищи много, слизевики живут порознь, но когда ее становится мало, сползаются вместе, становясь похожими на небольшого слизня (откуда и название). В таком виде колония начинает двигаться к теплу и свету, и, найдя подходящее место, формирует плодовое тело. При этом часть клеток превращаются в стебелек, подпорку, на вершине которого оставшиеся клетки формируют споры – ветер перенесет их туда, где условия жизни могут быть получше. То есть те, кому посчастливилось попасть в споры, выживают за счет тех, которые образовали ножку плодового тела.
Ещё в конце 90-х годов прошлого века было замечено, что некоторые линии диктиостелиума могут жульничать: они почти никогда не образуют ножку плодового тела и почти всегда образуют споры. С другой стороны, абсолютных обманщиков среди слизевиков все-таки нет (подчеркнем, что речь идет о клеточных линиях, а не об отдельных клетках). И тут возникает вопрос, как отдельная клетка решает, кем ей быть – самоотверженным альтруистом или эгоистом.
Исследователи из Университета Бата и Университетского колледжа Лондона пишут в своей статье в PNAS, что слизевики в такой ситуации ведут себя так же, как инвесторы, имеющие разную долю капитала в одном и том же проекте – только роль денег у слизевиков играют гены.
В плодовом теле диктиостелиумов есть те, у кого в генетическом смысле довольного общего, и есть те, чьи гены сильно отличаются от генов остальных членов «слизня». Эксперименты показали, что те клетки, у которых много общего с окружающими, более склонны формировать стебель – иными словами, они готовы пожертвовать собой, потому что их гены с высокой вероятностью окажутся в спорах благодаря генетически близкому товарищу.
Напротив, те, кто сильно отличается по генам от остальных клеток плодового тела, стремится в первую очередь сформировать споры, ведь им не приходится рассчитывать на то, что их гены спасет кто-то другой. Если вернуться к финансово-экономической аналогии, то все это соответствует разнице между тем, чья доля в проекте составляет 80%, и тем, чья доля составляет 20% – в случае чего, у первого больше резонов для риска, чем у второго. (Любопытно, что если в колонии слизевиков представителей разных генетических групп оказывалось поровну, то никаких спор не появлялось, и колония в буквальном смысле разваливалась под собственным весом.)
Биологи часто используют диктиостелиумов в исследованиях, посвященных тому, как на Земле появились многоклеточные и как живые существа учились сотрудничать друг с другом. Конечно, со временем формы сотрудничества стали намного сложнее, но, очевидно, похожие экономическо-генетические соображения могут иметь место и среди более высокоорганизованных организмов.
