Paradokser i mikrobielle økonomier

Mikrober kan producere mange af de metaboliske ressourcer, de har brug for for at overleve. Men fordi de har permeable cellevægge, disse ressourcer kan sive ud i det omgivende miljø. Da mikrober ofte lever i samfund med mange andre typer mikrober, de kan også optage de metaboliske ressourcer, som andre mikrober har lækket. Og, de kan reagere på deres omgivelser, skiftende, hvad og hvor meget af noget godt, de selv producerer. På en måde, denne udveksling af varer er sin egen form for økonomi - men det er en, vi mennesker ikke forstår godt.

I et nyt blad i Naturkommunikation , tre forskere fra Santa Fe Institute beskriver en trio af paradoksal dynamik, der kan opstå i simple mikrobielle økonomier. Papiret ser kun på én type scenarie:en selvforsyningsmodel, hvor to typer mikrober producerer varer, der er værdifulde for både dem selv og de andre.

Det første paradoks er "forbandelsen af ​​øget effektivitet." Dette sker, når organisme A er meget mere effektiv til at lave en bestemt metabolit end organisme B. Organisme B har intet incitament, derefter, at producere denne metabolit, så det stopper. Følgelig, Organisme B kan formere sig hurtigere, betyder den mere effektive producent, Organisme A, udgør efterhånden en mindre størrelse af befolkningen.

Det andet paradoks er "forbandelsen af ​​nedsat ineffektivitet." Organismer kan blive bedre til at lave et gode, og hele befolkningen vokser så langsommere.

"Dette sker, fordi det fører til manglende specialisering, hvorved en organisme producerer både varer, " siger Eric Libby, Santa Fe Institute Omidyar Fellow og medforfatter på undersøgelsen. "Samfundet som helhed bliver så mindre effektivt og vokser langsommere."

De to første paradokser antager, at de to celletyper træffer deres egne metaboliske beslutninger uafhængigt. Den tredje - den stort set teoretiske "kontrolforbandelse" - antager, at den ene mikrobe kan manipulere den anden til at følge en bestemt strategi. Manipulatoren kan til at begynde med øge sin procentdel af den samlede befolkning, men oplever til sidst langsigtede tab. "Afhængig af foreningens varighed, det kan være mere fordelagtigt at konkurrere med en anden mikrobe end at udnytte den, " skriver forfatterne.

Forståelse af paradokser i mikrobielle økonomier kan være vigtig for at nærme sig manipulerede mikrobielle samfund og bedre forståelse af mikrobiomer. Fra et første blik på disse systemer, det kan virke indlysende, hvilke mikrober der ville have mest gavn af visse strategier for at leve i disse metaboliske økonomier. Men ser ud, det viser sig, kan bedrage.