В то время, когда концентрация соответствующей молекулы сигнала достигает уровня определенного порога в окружающей среде, бактерии смогут коллективно ответить, осуществив определенный поведенческий ответ, такой как производство биолюминесцентных комплексов или формирование биофильма. Этот механизм упоминается как ‘чувство кворума’.
Термин был забран из начальной веры, что все клетки произвели сигнал, такой, что его концентрация в окружающей среде конкретно отразила количество существующих клеток. Но более свежие расследования предполагают, что это не всегда имеет место – помимо этого в генетически подобном населении. «Мы интересовались пониманием, как такая фенотипичная разнородность может показаться в обстановках, в которых клетки генетически подобны и выставлены тем же самым условиям окружающей среды», говорят Джоханнс Небель, один из совместных первых авторов новой статьи.
Фрэй и его сотрудники использовали математические модели, чтобы проанализировать сложное сотрудничество между экологическими факторами и демографической динамикой, и смогли продемонстрировать, что население может в самом деле ответить скоординированным способом на химическую эти, помимо этого в то время, в то время, когда молекулы сигнала произведены только подмножеством клеток. «Для этого, чтобы произойти, должны быть встречены два предварительных условия», говорит Небель. «Прежде всего, все клетки в населении должны быть способны к реакции на фактический уровень сигнала в окружающей среде – в противном случае говоря они должны быть в состоянии чувствовать сигнал и увеличить их производство. Вторая предпосылка – то, что синтез и секреция сигнала уменьшают фитнес ячеек производителя.
Это имело бы место, например, если бы производство сигнала требует затрат энергии, которая неизбежно уменьшила бы темп разделения ячеек производителя».При этих условиях непроизводящие клетки в модели всегда становятся стремительнее, чем производители.
Так как все бактерии в населении смогут чувствовать сигнал, непроизводители смогут ответить на его присутствие, став самими производителями. Бактерии, уже занятые производством сигнала, в противном случае, позже не увеличат его темп синтеза. «Бактерии реагируют на окружающую среду, которая организована собой. Эта экологическая обратная сообщение – то, что разрешает фенотипичной разнородности показаться в генетически подобном населении», говорит Фрэй. «Отечественный математический анализ демонстрирует, что, когда-то установленный, такая разнородность может устойчиво сохраниться и прочна к тревогам».Предполагалось, что такое разнородное производство сигнальных молекул могло быть успешным для целого населения, по обстоятельству того, что это допускает разделение труда между производителями сигнала и непроизводителями, или по обстоятельству того, что создание фенотипичной диверсификации снабжает огромную эволюционную гибкость и разрешает населению приспособиться более не так долго осталось ждать к изменению окружающей среды.
Но познание биологических функций фенотипичной разнородности в таких совокупностях потребует посвященных экспериментальных изучений, скажет авторов новой статьи.