Новое исследование микроба-убийцы

Умение находить пищу и избегать хищников определяет жизнь большинства организмов, которые распространяют свои гены следующему поколению или умирают в попытках сделать это. Но для некоторых видов микробов уникальный вирус меняет правила игры. Этот необычный вирус превращает некоторые отдельные микробы в убийц. То есть, когда эти киллеры микробы сталкиваются с любым другим микроорганизмом, который конкурирует с ними за ресурсы, они убивают микроб на месте.



Умение находить пищу и избегать хищников определяет жизнь большинства организмов, которые распространяют свои гены следующему поколению или умирают в попытках сделать это. Но для некоторых видов микробов уникальный вирус меняет правила игры. Этот необычный вирус превращает некоторые отдельные микробы в убийц. То есть, когда эти киллеры микробы сталкиваются с любым другим микроорганизмом, который конкурирует с ними за ресурсы, они убивают микроб на месте.

Казалось бы, в конце концов, только останутся микробы-убийцы, потому что все не-убийцы, или чувствительные микробы, умрут. Но это не тот случай. В экспериментах в пробирке и в диких условиях, чувствительные микробы сохраняются. Этот вопрос пробудил интерес математика Роберта Синклера, профессора Института науки и технологий Окинава, который возглавляет объединение Математической биологии.

Синклер впервые услышал о микробах-киллерах от профессора Александр Михеева.

Михеев, который часто использует пекарские дрожжи, как его микробную тему исследования, присоеденился к новому исследованию о том, как конкретные вирусы превращают отдельные дрожжевые клетки в убийц. «Можно посмотреть на вопрос более широко», объяснил Михеев, «Что происходит, когда у вас есть различные стратегии для выживания? Мы не можем видеть большую часть мира микробов, и она контролируется иными законами, чем наш собственный мир».

В прошлом исследователи показали, что производство большего количества потомства было ключевым для чувствительных микробов. Если чувствительные микробы имели более высокий коэффициент воспроизводства населения, или воспроизводили гораздо больше потомства, чем микробы-убийцы, не было никакого способа, которым микробы-убийцы могли убить их всех. Но никто не мог найти цифру, которая показывает, насколько плодовитыми должны быть чувствительные микроорганизмы.

Как математик, Синклер увидел вопрос иначе: с точки зрения бесконечности. «Есть много бесконечностей», сказал Синклер, «и все они совершенно разные». Вместо моделирования сотни сценариев, каждый со слегка меньшей разнице в скорости воспроизводства, он создал доказательство и вывел уравнения.

Синклер написал уравнения по типу как логистической модели роста, стандартной теории, которая представляет рост населения. Затем он проанализировал уравнение для определения, насколько больше потомства чувствительных микробов требуется для выживания. Он обнаружил, что нужно измерять скорость воспроизведения между чувствительными микробами и убийцами. До тех пор, пока чувствительный штамм имеет более высокую скорость воспроизведения, он может сосуществовать с микробами-убийцами.