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約克大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組揭示了一個(gè)更耐人尋味的事實(shí)，該小組調(diào)查了細(xì)菌的群聚感應(yīng)特性，這是一種復(fù)雜的合作類(lèi)型，允許細(xì)菌根據(jù)人口密度調(diào)節(jié)基因表達(dá)。

來(lái)自凱斯西儲(chǔ)大學(xué)和約克大學(xué)的研究人員合作開(kāi)展了這項(xiàng)研究，該研究最近發(fā)表在《PLOS計(jì)算生物學(xué)》雜志上。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌群落可以為了擺脫占便宜的個(gè)體而不惜傷害自己。

約克大學(xué)拉松德工程學(xué)院的安德魯-埃克福德（Andrew Eckford）副教授是這項(xiàng)研究的資深作者，他說(shuō)："我們沒(méi)有想到會(huì)看到這種行為，甚至可以稱(chēng)之為'唾棄'。但它表明，擁有群體數(shù)量感應(yīng)能力是一個(gè)非常靈活的執(zhí)行公平的工具。"

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們調(diào)查了群聚感應(yīng)機(jī)制如何調(diào)節(jié)共享資源的供應(yīng)，例如將食物來(lái)源轉(zhuǎn)化為有用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的酶。當(dāng)偷吃者在不創(chuàng)造酶的情況下偷取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)即使整個(gè)社區(qū)受到影響，偷吃者也會(huì)受到懲罰，類(lèi)似于當(dāng)一個(gè)不受歡迎的訪(fǎng)客潛入時(shí)宣布取消盛宴的做法。此外，如果吃白食的現(xiàn)象很普遍，而且沒(méi)有其他食物可用，那這種機(jī)制可能會(huì)使整個(gè)群體挨餓。

"對(duì)于一個(gè)細(xì)菌來(lái)說(shuō)，為社區(qū)做出貢獻(xiàn)是很昂貴的，所以對(duì)于一個(gè)自私的個(gè)體來(lái)說(shuō)，最好是簡(jiǎn)單地接受所提供的東西而不給予任何回報(bào)，"主要作者Alex Moffett解釋說(shuō)，他在研究時(shí)是約克大學(xué)的博士后研究員。"但顯然這對(duì)每個(gè)細(xì)菌都不好，所以社區(qū)需要一種方法來(lái)阻止不良行為。"

莫菲特和他的同事們發(fā)現(xiàn)，這些微生物沒(méi)有依靠"榮譽(yù)系統(tǒng)"，而是使用群聚感應(yīng)的方式來(lái)壓制偷懶者。為了進(jìn)一步了解群聚感應(yīng)與其他控制公共物品生產(chǎn)的策略相比如何，他們使用了數(shù)學(xué)建模。

共同作者、俄亥俄州克利夫蘭市凱斯西儲(chǔ)大學(xué)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)教授彼得-J-托馬斯說(shuō)："我們的模型既能捕捉到'作弊'菌株--它們不生產(chǎn)公共物品但卻能從中受益--接管一個(gè)種群的可能性，也能捕捉到該種群在滅絕之前平均能持續(xù)多久。"

由于群聚感應(yīng)在細(xì)菌感染中起著重要作用，例如影響囊性纖維化患者的肺部感染，研究小組希望應(yīng)用這項(xiàng)研究的結(jié)果來(lái)理解和破壞此類(lèi)疾病。"Moffett補(bǔ)充說(shuō)："這將幫助我們了解細(xì)菌如何能夠如此有效地在肺部定居，這可能為新的治療方法指明方向。"