微生物正在迅速成為社會(huì)行為集的寵兒，因?yàn)樗鼈兊南嗷プ饔每梢员焕斫鉃榛?。他們也做了有趣的事情：?xì)菌互相偷鐵，用只有近親可以抵抗的毒素互相殺戮，并用法定人數(shù)傳感器互相計(jì)數(shù)。

社交變形蟲Dictyostelium discoideum，簡稱Dicty，是一個(gè)強(qiáng)大的社會(huì)研究系統(tǒng)，因?yàn)閹状?xì)胞和分子生物學(xué)家的辛勤工作已經(jīng)找到了其社會(huì)過程的許多機(jī)制。但是，在自然界中進(jìn)行研究以了解Dicty的合作行為是否有益于親屬，甚至其社會(huì)活動(dòng)是否經(jīng)常發(fā)生在自然界中。

圣路易斯華盛頓大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)生物系的研究人員正在使用新的基因測序技術(shù)仔細(xì)研究Dicty的野生動(dòng)物，如“美國國家科學(xué)院院刊”所述。

一個(gè)社會(huì)研究案例：由饑餓引發(fā)，成千上萬的以前獨(dú)立的Dicty變形蟲聚集成一個(gè)運(yùn)動(dòng)的slu in，最終分化成一個(gè)帶有活孢子的子實(shí)體，其中有一個(gè)由無菌莖細(xì)胞制成的莖。大約20%的細(xì)胞犧牲自己形成莖，將活孢子提升到高處并幫助它們分散。這種與利他主義者(死亡的莖稈細(xì)胞)和受益者(活孢子細(xì)胞)的明顯分離讓人聯(lián)想到一個(gè)蟻群，無菌工人幫助他們的女王復(fù)制。

但與螞蟻不同，變形蟲有時(shí)形成一個(gè)由無關(guān)個(gè)體組成的社會(huì)單位。趁著測序基因組和許多已知Dicty，大衛(wèi)Queller校長和瓊·斯特拉斯曼和他們的團(tuán)隊(duì)Suegene能劇，凱蒂·蓋斯特，與湘軍基因的天使用的聰明的技術(shù)來解決Dicty野生研究的難度。

首先，他們創(chuàng)造了兩個(gè)不相關(guān)的Dicty克隆的混合物或嵌合體，并允許它們餓死。然后他們在早期階段收集細(xì)胞，當(dāng)時(shí)利他主義者(莖細(xì)胞)和受益者(孢子細(xì)胞)的命運(yùn)剛剛開始被整理出來，并對他們的RNA進(jìn)行測序以確定在這個(gè)過程中表達(dá)了哪些基因。為了比較，他們還建立了一個(gè)單獨(dú)的對照實(shí)驗(yàn)，混合中只有一個(gè)克隆。在相對于對照的嵌合體中更高表達(dá)的任何基因是感興趣的社會(huì)基因。為了確保他們不只是看一對克隆的文物，他們用四個(gè)不同的克隆對重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

“我們開始預(yù)測社會(huì)沖突會(huì)產(chǎn)生快速演變，因?yàn)槊慨?dāng)你對對手發(fā)展一個(gè)技巧時(shí)，就會(huì)對你的對手產(chǎn)生選擇壓力，等等，”Queller說， Spencer T. Olin生物學(xué)教授。

這一預(yù)測得到了堅(jiān)持。利用作者從弗吉尼亞州和德克薩斯州的土壤中收集的15個(gè)Dicty基因組，他們發(fā)現(xiàn)在嵌合體中表達(dá)不同的78個(gè)基因比其他基因進(jìn)化得更快。

“在嵌合體中特別激活并顯示快速進(jìn)化的基因的存在本身是令人興奮的，但也因?yàn)樗С謱?shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)對社會(huì)交互的有效性，”Charles Rebstock生物學(xué)教授Strassmann說。“我們在實(shí)驗(yàn)室看到的作弊和競爭的種類因此不是一件神器，而是我們窺視幾千年來進(jìn)化過的基因所支持的東西。”

首席作者Suegene Noh現(xiàn)在是科爾比學(xué)院的助理教授：“看到這些基因快速進(jìn)化的明確信號是特別令人興奮的，因?yàn)榧词顾鼈兿駟渭?xì)胞變形蟲一樣簡單，野生個(gè)體也會(huì)變化很大。 “

研究人員還想根據(jù)親屬選擇或直接選擇來探索細(xì)胞是否成為莖或孢子。親屬選擇解釋預(yù)測莖細(xì)胞對作為其親屬的孢子細(xì)胞是利他主義者，而直接選擇解釋僅僅是莖細(xì)胞在競爭中是輸家。為了測試這一點(diǎn)，研究人員觀察了在前莖和前孢子階段表達(dá)的基因。他們發(fā)現(xiàn)親屬選擇預(yù)測得到了維護(hù)。

“這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)一起表明，在自然界中，莖稈細(xì)胞確實(shí)是為了給親戚放棄生命的利他主義者，”斯特拉斯曼說，并指出早期的研究表明野生子實(shí)體主要是無性系。“但這并沒有否定這一發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)子實(shí)體中存在非親屬時(shí)，基因會(huì)在競爭選擇壓力下發(fā)生變化。

“這就像'愛麗絲夢游仙境'，她發(fā)現(xiàn)她不得不經(jīng)常跑到僅僅停留在同一個(gè)地方，”她說。

這組作者說，這項(xiàng)研究利用了可能在其他微生物社會(huì)相互作用爭議中發(fā)揮作用的方式進(jìn)化的分子特征。

“所需要的只是一個(gè)問題，一組基因被假設(shè)為特定的選擇，然后衡量該選擇的基因特征，”奎勒說。“對于這個(gè)特殊的系統(tǒng)，它驗(yàn)證了幾十年來一直在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室工作，這也是其他系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。”