Альтруизм как закон природы

АльтруизмКогда-то ученые считали альтруизм исключительно человеческой чертой, затем они выяснили, что животным тоже не чуждо самопожертвование, а теперь российские последователи обнаружили альтруистическое поведение и у бактерий. 

Прежде считалось, что каждая бактерия — это одинокая клетка, не зависящая от других, подобных ей. Бактерий считали, да и сейчас еще считают одноклеточными, автономными существами. Однако в последнее время появились факты, заставляющие взглянуть на сообщество бактерий одного вида, особенно растущих в колонии, не просто как на сумму особей с независимым поведением. Клетки в культуре постоянно «общаются» друг с другом и в соответствии с результатами этих контактов регулируют поведение всего сообщества. Иногда такая регуляция заканчивается гибелью части клеток.

По мнению доктора биологических наук, заведующего лабораторией генетики микроорганизмов Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН А.А.Прозорова, смерть бактерий выгодна уцелевшим членам микробной популяции, поэтому такое поведение вполне можно назвать альтруистическим. Специальных экспериментов, побуждающих микробов к самопожертвованию, А.А.Прозоров не ставил, он просто взглянул на давно известные факты под новым углом.

Клетки кишечной палочки разных штаммов обладают способностью «выплевывать» проникший в них фаг (проще — вирус) до того, как он закончит развитие внутри клетки. Теперь фаг уже не сможет заразить другие клетки, но бактерия, исторгшая недоразвитые фаги, погибает — жертвует собой во имя соседей по колонии. Существуют штаммы, опять-таки кишечной палочки, которые выделяют в среду особые вещества, колицины, токсичные для клеток другого, конкурирующего штамма. Колицины вырабатывают примерно 5% бактерий, обреченных в итоге на смерть, зато бактерии-конкуренты погибают все и освобождают драгоценное место на питательной среде.

Недавно ученые выяснили, что кишечные палочки могут покончить с собой. Они синтезируют два белка — долгоживущий токсин и антитоксин, который быстро разрушается. При нормальном обмене веществ антитоксин постоянно разрушает токсин, и клетка живет. Однако если бактериям не хватает питательных веществ, антитоксин быстро разрушается, и в голодающих клетках накапливается избыток токсина. Подавляющая часть популяции из-за этого погибает, но оставшиеся в живых бактерии получают дополнительное питание за счет распада клеток своих отравившихся собратьев.

Но не думайте, что только кишечная палочка способна на самопожертвование. Бациллы в трудные времена формируют споры, которые могут пережить неблагоприятные условия; создавшая спору материнская клетка, естественно, погибает.

А цианобактерии? Некоторые виды растут, образуя нити, состоящие из 50–100 клеток. Когда кислорода достаточно, они фотосинтезируют, но, попав в анаэробную среду, лишенную к тому же источников азота, начинают фиксировать атмосферный азот. Чтобы обрести способность к азотфиксации, цианобактерия должна перестроиться — превратиться в гетероцисту. Превращение происходит примерно с каждой десятой клеткой в нити, и они в течение недели подкармливают соседние клетки. Гетероцисты не способны к делению, поэтому в конце концов погибают, но за это время остальные бактерии успевают размножиться, и среди них возникают новые гетероцисты, которые продолжают питать нить.

Сходное по необратимости изменение происходит и с почвенными клубеньковыми бактериями ризобиями. В свободном состоянии они питаются разными соединениями азота, но, проникнув в корень растения и образовав клубенек, начинают фиксировать азот. Азотфиксирующие клубеньковые бактерии не могут размножаться и потому обречены на гибель, но, пока живы, подкармливают множество своих собратьев, обитающих снаружи корня.

В настоящее время все больше ученых склоняется к мысли о том, что альтруистические отношения в мире живых существ столь же важны, как и традиционные взаимодействия «хищник–жертва» и «хозяин–паразит». Поскольку гибель некоторых членов общества, человеческого ли, микробного ли, выгодна для остальных его представителей, альтруистический стереотип поведения оправдан, и эволюция его поддерживает. А кто в таком сообществе в каждый данный момент будет альтруистом, а кто потребителем, определяют обстоятельства и, возможно, некоторая генетическая предрасположенность.