Mikroorganismer som bakterier och svampar samarbetar och hjälper sina släktingar. Nu har forskare svar på frågor om hur detta samarbete går till, och vilken roll generna spelar i det. Den nya teorin kan bli avgörande för att förstå hur olika genetiska varianter av mikroorganismer utvecklas.
Under senare år har forskare upptäckt att mikroorganismer har ett socialt liv, med både hjälpsamhet, sociala signaler och angrepp på konkurrenter. Ett exempel är bakterier som samarbetar när de angriper en värdorganism genom att utsöndra substanser som bryter ner värdens försvar. Den viktigaste förklaringen till fenomenet är att mikroorganismer hjälper sina släktingar, anser forskare på området. Ofta finns det olika genetiska varianter av mikroorganismer, med olika egenskaper som kan vara anpassningar till olika miljöer. Bakterier till exempel kan finnas i jord eller vatten men också i de djur eller växter de angriper. Denna samexistens av genetiska varianter har uppmärksammats en hel del, men teorierna om social evolution har hittills inte kunnat förklara hur och varför olika genvarianter påverkar mikroorganismernas samarbete.
En internationell forskargrupp under ledning av Olof Leimar vid Stockholms universitet har nu löst problemet och utvecklat evolutionär teori som förklarar hur dessa genetiska varianter samexisterar. Det går ut på att en mikroorganism kan använda en genvariant som källa till information om vilken sorts miljö den befinner sig i. På så sätt får mikroorganismen veta vilka egenskaper som behövs för att bli framgångsrik i just den miljön.
En viktig förutsägelse från teorin är att olika delar av genomet kan ha olika evolutionära intressen. Gener som än nära kopplade till en genvariant som passar för samarbete och hjälp till släktingar tenderar att ytterligare förstärka samarbetsegenskaperna. Det kan ge upphov till en särskilt smittsam och farlig variant, en slags specialist på att angripa värdorganismer. Andra gener är mer intresserade av att balansera fördelar i vissa miljöer med nackdelar i andra. Detta ger upphov till mikroorganismer vars egenskaper är en kompromiss mellan till exempel att dels klara sig i vatten eller jord, dels vara effektiv i att angripa värdorganismer. Denna distinktion, mellan specialistanpassade och mer generalistiska mikroorganismer, kan vara avgörande för att förstå evolutionen av olika genetiska varianter.
Artikeln ”Genes as Cues of Relatedness and Social Evolution in Heterogeneous Environments”av Olof Leimar, Sasha Dall, Peter Hammerstein, and John McNamarahar publicerats i tidskriften ”PLOS Computational Biology”.
Källa: Stockholms universitet.
