Τα μικρόβια μπορούν να παράγουν πολλά από τα μεταβολικά μέσα (σ.σ χημικές αντιδράσεις) που χρειάζονται για να επιβιώσουν. Αλλά επειδή έχουν διαπερατά κυτταρικά τοιχώματα, οι πόροι αυτοί μπορούν να διαρρεύσουν στον περιβάλλοντα χώρο. Δεδομένου ότι τα μικρόβια ζουν συχνά σε κοινότητες με πολλά άλλα είδη μικροβίων, μπορούν επίσης να πάρουν τους μεταβολικούς πόρους που έχουν διαφύγει από άλλα μικρόβια.
Και, μπορούν να ανταποκριθούν στο περιβάλλον τους, αλλάζοντας το τι και πόσο καλό είναι αυτό που παράγουν οι ίδιοι. Κατά κάποιο τρόπο, αυτή η ανταλλαγή αγαθών είναι το δικό τους είδος οικονομίας – αλλά είναι και μαι διαδικασία που οι άνθρωποι δεν καταλαβαίνουν καλά.
Σε ένα νέο άρθρο στο Nature Communications, τρεις ερευνητές του Ινστιτούτου Santa Fe περιγράφουν ένα τρίο παράδοξης δυναμικής που μπορεί να προκύψει σε απλές μικροβιακές οικονομίες. Το έγγραφο εξετάζει ένα μόνο τύπο σεναρίου: ένα μοντέλο αυτάρκειας όπου δύο τύποι μικροβίων παράγουν αγαθά που είναι πολύτιμα για τους ίδιους και τους άλλους.
Το πρώτο παράδοξο είναι “η κατάρα της αυξημένης απόδοσης”. Αυτό συμβαίνει όταν ο Οργανισμός Α είναι πολύ πιο αποτελεσματικός στην παραγωγή ενός συγκεκριμένου μεταβολίτη (σ.σ μεταβολίτες είναι χημικές ενώσεις με μικρό μοριακό βάρος που παράγονται από οργανισμούς) από τον Οργανισμό Β.
Ο οργανισμός Β δεν έχει τότε κίνητρο να παράγει αυτόν τον μεταβολίτη, οπότε σταματά. Συνεπώς, ο Οργανισμός Β μπορεί να αναπαράγεται πιο γρήγορα, δηλαδή να γίνει πιο αποδοτικός παραγωγός, ενώ ο Οργανισμός Α, καταλήγει τελικά σε μικρότερο μέγεθος και αριθμό στο συνολικό πληθυσμού των μικροβίων.
Το δεύτερο παράδοξο είναι “η κατάρα της μειωμένης αναποτελεσματικότητας”. Οι οργανισμοί μπορούν να γίνουν καλύτεροι για να κάνουν καλό και ολόκληρος ο πληθυσμός μεγαλώνει αργότερα.
“Αυτό συμβαίνει επειδή οδηγεί σε μια έλλειψη εξειδίκευσης με την οποία ένας οργανισμός παράγει και τα δύο αγαθά”, λέει ο Eric Libby, από το Ινστιτούτο της Santa Fe, Omidyar Fellow. “Η κοινότητα ως σύνολο, στη συνέχεια, γίνεται λιγότερο αποτελεσματική και μεγαλώνει πιο αργά”, προσθέτει
Τα πρώτα δύο παράδοξα υποθέτουν ότι οι δύο τύποι κυττάρων κάνουν τις δικές τους μεταβολικές αποφάσεις ανεξάρτητα.
Η τρίτη – η κατά μεγάλο μέρος θεωρητική “κατάρα του ελέγχου” – υποθέτει ότι ένα μικρόβιο μπορεί να χειριστεί το άλλο για να ακολουθήσει μια συγκεκριμένη στρατηγική.
Ο χειριστής μπορεί αρχικά να αυξήσει το ποσοστό του συνολικού πληθυσμού του, αλλά τελικά αντιμετωπίζει μακροπρόθεσμες απώλειες.
“Ανάλογα με το χρονικό διάστημα μιας σύνδεσης, μπορεί να είναι πιο επωφελές να ανταγωνιστεί κανείς με ένα άλλο μικρόβιο παρά να το εκμεταλλευτεί”, αναφέρουν οι επιστήμονες.
Η κατανόηση των παραδόξων στις μικροβιακές οικονομίες θα μπορούσε να είναι σημαντική για την προσέγγιση των μηχανικών μικροβιακών κοινοτήτων και την καλύτερη κατανόηση των μικροβιοκτόνων.
Από μια πρώτη ματιά σε αυτά τα συστήματα, μπορεί να φανεί προφανές ποια μικρόβια θα επωφεληθούν περισσότερο από ορισμένες στρατηγικές διαβίωσης σε αυτές τις μεταβολικές οικονομίες. Αλλά όπως διαπιστώνεται μπορούν τα φαινόμενα να παραπλανήσουν…
με Αριθμό Μητρώου 12691
