แบคทีเรียผสมและคลุกเคล้ากับความร้อนด้วยกล้องจุลทรรศน์
ยินดีต้อนรับสู่ฉากโซเชียลที่มีชีวิตชีวาซึ่งดำเนินไปอย่างลับๆ เว็บสล็อต จนถึงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้เข้าร่วมดูเหมือนจะไม่สนใจที่จะไม่มีใครสังเกตเห็น พวกมันรวมตัวกันเป็นจำนวนมหาศาลเพื่อปัดเป่าศัตรูและพลังอันดุร้ายของธรรมชาติ เพื่อให้ได้มาซึ่งอาหาร เพื่อขยายพันธุ์ และเพื่อย้ายไปยังทุ่งหญ้าที่เขียวขจี พวกมันเชี่ยวชาญในการสร้างวงดนตรีเพื่อล่าเหยื่อซึ่งถูกกินทันที ข้อความสำคัญส่งผ่านฝูงชนที่รวมตัวกันเหล่านี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง สมาชิกในชุมชนบางคนเสียสละชีวิตเพื่อส่วนรวม ในบางครั้ง ประชาคมทั้งหมดก็ใกล้ชิดกับเจ้าภาพที่ไม่สงสัยก่อนที่จะรวมตัวกันเป็นฆาตกรที่เยือกเย็น
ละครสูงทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในโลกแห่งแบคทีเรียด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในฐานะรูปแบบแรกของชีวิตบนโลก สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมีประสบการณ์มากมายในการรวมตัวกันเป็นพันล้านหรือล้านล้านเพื่อจัดหาและประมวลผลแหล่งพลังงาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ที่มีภูมิหลังทางวิชาการที่หลากหลายได้เริ่มความพยายามอย่างเข้มข้นในการสำรวจชีวิตทางสังคมของแบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่น ๆ
การวิจัยเกี่ยวกับการรวมตัวของแบคทีเรียได้รับการสนับสนุนในปี 2544 จากนักนิเวศวิทยาด้านพฤติกรรม Bernard J. Crespi จากมหาวิทยาลัย Simon Fraser ในเมือง Burnaby รัฐบริติชโคลัมเบีย Crespi ได้ทบทวนข้อค้นพบจากช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาเกี่ยวกับพฤติกรรมทางสังคมของจุลินทรีย์ที่ “น่าจะคุ้นเคยอย่างประหลาด” กับนักวิจัยที่ศึกษาวิถีทางสังคมของแมลงและสัตว์มีกระดูกสันหลัง เขาสรุป
ความร่วมมือระหว่างบุคคลเป็นหัวใจของพฤติกรรมทางสังคมทั้งในจุลินทรีย์และสัตว์ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าตามข้อมูลของ Crespi ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียหลายชนิดสร้างและอาศัยสารเหนียวที่เรียกว่าไบโอฟิล์ม เช่นเดียวกับที่ผึ้งสร้างลมพิษ แบคทีเรียที่ห่อหุ้มไว้ในแผ่นชีวะจะเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น เช่น บนตัวเรือ ในโรงบำบัดน้ำเสีย บนฟันของเรา และในบางครั้งอาจเกิดผลร้ายในปอดของเรา
เช่นเดียวกับการรวมตัวของสิ่งมีชีวิต เช่น มดและหนูตุ่นเปล่า Crespi กล่าวเสริมว่า อาณานิคมของแบคทีเรียมักมีลักษณะการแบ่งงานซึ่งสมาชิกบางคนแทบไม่มีหรือไม่เคยสืบพันธุ์เลย แต่ก็ยังให้บริการที่สำคัญอื่นๆ แก่ชุมชน ตัวอย่างเช่น แบคทีเรีย ไรโซเบียมก่อตัวเป็นก้อนที่ถ่ายโอนไนโตรเจนไปยังรากพืชและขนถ่ายคาร์บอนที่จำเป็นไปยังแบคทีเรียทั้งในและนอกปม แบคทีเรียในปมมักจะละเว้นจากการแพร่พันธุ์ในขณะที่เพื่อนบ้านของพวกเขาภายนอกทวีคูณอย่างร้อนแรง
Ashleigh S. Griffin นักนิเวศวิทยาด้านพฤติกรรมจากมหาวิทยาลัยเอดินบะระกล่าวว่า “การศึกษาพฤติกรรมทางสังคมในแบคทีเรียได้หมดไปในช่วง 3 หรือ 4 ปีที่ผ่านมา “การทำงานทดลองกับพฤติกรรมดังกล่าวในจุลินทรีย์ทำได้ง่ายกว่าในสัตว์ที่ศึกษาแบบดั้งเดิม”
นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าความเข้าใจในความร่วมมือและการสื่อสารของแบคทีเรียจะทำให้เกิดความก้าวหน้าทางการแพทย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยความรู้ดังกล่าว นักวิจัยอาจคิดค้นวิธีการใหม่ๆ ในการบ่อนทำลายพันธะทางสังคมของแบคทีเรีย และทำให้เป็นกลางสายพันธุ์ที่เป็นพิษก่อนที่จะสามารถฆ่าคนได้
ความลับและคนขี้โกง
นักทฤษฎีวิวัฒนาการถือกำเนิดมาเป็นเวลากว่า 40 ปีแล้ว ซึ่งความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมที่ใกล้ชิดเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดความร่วมมือ ในกระบวนการที่เรียกว่าการคัดเลือกญาติ บุคคลต่าง ๆ ช่วยเหลือญาติของพวกเขา ซึ่งจากนั้นก็กระจายสำเนาของยีนที่ผู้ช่วยก็มี
การเลือกที่รักมักที่ชังประเภทนี้มักเกิดขึ้นในอาณานิคมของแบคทีเรีย ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์ที่มี DNA เหมือนกัน อย่างไรก็ตาม ความผูกพันทางพันธุกรรมไม่ได้ผูกมัดเสมอไป ความร่วมมือในกลุ่มแบคทีเรียพังทลายเมื่อเพื่อนบ้านแม้ว่าพวกเขาจะเป็นญาติสนิทกันก็ตาม แข่งขันกันเองเพื่อหาทรัพยากรที่สำคัญ กริฟฟินกล่าว
ในทางตรงกันข้าม ความร่วมมือจะเพิ่มขึ้นหากเพื่อนบ้านที่มีเพียงสายสัมพันธ์ทางพันธุกรรมที่อ่อนแอแข่งขันกันกับกลุ่มที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมอื่นๆ เพื่อแย่งชิงทรัพยากร เธอและเพื่อนร่วมงานรายงานในธรรมชาติ วัน ที่ 26 ส.ค.
ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนแนวคิดเรื่องการเลือกกลุ่ม ซึ่งเป็นแนวคิดที่ถกเถียงกันมากในแวดวงวิวัฒนาการที่กริฟฟินปฏิเสธที่จะหยิบยกขึ้นมาโดยใช้ชื่อในรายงานของเธอ การคัดเลือกกลุ่มสนับสนุนการแพร่กระจายของลักษณะที่เชื่อมโยงทางพันธุกรรมที่ส่งเสริมความร่วมมือระหว่างบุคคล แม้ว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นจะไม่เกี่ยวข้องและบางส่วนของพวกเขาตายเนื่องจากการเห็นแก่ประโยชน์ของพวกเขา
ผู้เสนอการเลือกกลุ่มได้โต้เถียงกันถึงรูปแบบที่กริฟฟินรายงาน: ความร่วมมือเมื่อกลุ่มต่างๆ แข่งขันกันเพื่อทรัพยากรร่วมกัน แต่ไม่ใช่เมื่อการแข่งขันเกิดขึ้นระหว่างสมาชิกของกลุ่มเดียวกันเป็นหลัก
David C. Queller จากมหาวิทยาลัยไรซ์ในฮูสตันเชื่อว่าการคัดเลือกแบบกลุ่มมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมทางสังคมและวิวัฒนาการของจุลินทรีย์น้อยกว่าการเลือกทางเครือญาติ อย่างไรก็ตาม ผลการวิจัยของกริฟฟินแสดงให้เห็นว่าการเลือกกลุ่มเป็นทฤษฎีที่ทดสอบได้นั้นเติบโตเต็มที่พอที่จะนำมาพิจารณาอย่างจริงจัง เควลเลอร์กล่าว
ทีมของกริฟฟินศึกษาPseudomonas aeruginosaซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ติดเชื้อในปอดของผู้ที่เป็นโรคซิสติกไฟโบรซิส ในชุมชนของจุลินทรีย์นี้ เซลล์จำนวนมากตอบสนองต่อการขาดธาตุเหล็กโดยการหลั่งสารที่เรียกว่าไซด์โรโฟน สารประกอบเหล่านี้ดูดเอาธาตุเหล็กที่หายากทางเคมีออกไป และทำให้สามารถใช้ได้ทั้งกับสารคัดหลั่งของไซด์โรโฟนและจุลินทรีย์ในบริเวณใกล้เคียงที่มีการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอที่ขัดขวางการผลิตไซโดโรโฟน เว็บสล็อต
