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

來自凱斯西儲大學(xué)和約克大學(xué)的研究人員合作開展了這項研究，該研究最近發(fā)表在《PLOS計算生物學(xué)》雜志上。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，細菌群落可以為了擺脫占便宜的個體而不惜傷害自己。

約克大學(xué)拉松德工程學(xué)院的安德魯-?？烁５拢ˋndrew Eckford）副教授是這項研究的資深作者，他說："我們沒有想到會看到這種行為，甚至可以稱之為'唾棄'。但它表明，擁有群體數(shù)量感應(yīng)能力是一個非常靈活的執(zhí)行公平的工具。"

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

"對于一個細菌來說，為社區(qū)做出貢獻是很昂貴的，所以對于一個自私的個體來說，最好是簡單地接受所提供的東西而不給予任何回報，"主要作者Alex Moffett解釋說，他在研究時是約克大學(xué)的博士后研究員。"但顯然這對每個細菌都不好，所以社區(qū)需要一種方法來阻止不良行為。"

莫菲特和他的同事們發(fā)現(xiàn)，這些微生物沒有依靠"榮譽系統(tǒng)"，而是使用群聚感應(yīng)的方式來壓制偷懶者。為了進一步了解群聚感應(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大學(xué)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)教授彼得-J-托馬斯說："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)用這項研究的結(jié)果來理解和破壞此類疾病。"Moffett補充說："這將幫助我們了解細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。"