Биологи из Мичиганского Университета и Университета Теннесси объяснили потерю жизненно важных генов цианобактериями рода Prochlorococcus помощью со стороны соседей и предположили, что подобный механизм редукции генома может лежать в основе образования взаимозависимых бактериальных сообществ. Работа опубликована в журнале BMC Evolution.

Исследователи сравнили геномы Prochlorococcus с родственными микроорганизмами и определили, что все представители рода потеряли в ходе эволюции гены, помогающие разлагать перекись водорода. Поскольку известно, что эти гены свободно обмениваются между разными бактериями, и Prochlorococcus не потеряли возможности их приобрести, авторы решили, что их отсутствие выгодно для бактерий.

С другой стороны, в своей предыдущей работе исследователи установили, что в стерилизованной океанической воде под воздействием солнца происходит образование перекиси в концентрациях, которые являются смертельными для цианобактерий. Prochlorococcus выживают потому, что перекись удаляется из среды другими бактериями сообщества, которые таким образом выполняют “чужую работу” и несут связанные с этим издержки. Поскольку перекись свободно циркулирует между всеми клетками и водной средой, то ее концентрация фактически является общей для всех. Те организмы, которые избавляются от защитных генов, приобретают эволюционное преимущество за счет экономии ресурсов.

Подобное эгоистичное поведение известно для сообществ бактерий, состоящих из одного вида. Оно носит название “проблемы безбилетников”. Многие бактерии выработали механизмы борьбы с таким оппортунистическим поведением, так как большое их число может наносить вред сообществу в целом. В данном случае впервые было показано образование “безбилетников” за счет другого вида. Авторы исследования особо отмечают, что бактерии, экономящие ресурсы за счет соседей, не обязательно им вредят, как это всегда бывает во внутривидовом случае. Дело в том, что разные виды в сообществе конкурируют за разные ресурсы, и здесь скорее наблюдается процесс образования взаимовыгодного сотрудничества, ведь цианобактерии являются основным продуцентом биомассы, которая, в свою очередь, тоже становится ресурсом.

Планктонные цианобактерии Prochlorococcus живут в океане и являются одними из самых распространенных микроорганизмов на Земле. В некоторых частях океана они составляют до половины массы всех цианобактерий.