爱丁堡大学 学分:爱丁堡大学 最近的一项发现表明，在现实环境中，细菌和动物一样，为了群体的更大利益而合作和无私行动，这有助于科学家预测有益和有害菌株的行为
这项研究首次揭示，在人类肠道中，由数百个物种组成的复杂细菌群落包含“帮手”，其行为有益于近亲
这些发现可能会为解决疾病和增进健康提供新的途径
操纵细菌赖以生存和繁衍的合作策略有助于锁定导致感染的有害菌株或利用有益菌株
合作行为 细菌可以通过多种方式合作来适应环境，提高存活率
有些释放小分子来清除它们生长所需的铁，增加了邻居对铁的利用
其他细菌产生酶来降解抗生素，保护整个群体
合作行为在许多动物物种中都很常见，但这种行为在细菌中的实例只在少数物种中观察到，通常是在精心控制的实验室条件下
染色体组分析 爱丁堡大学的研究人员分析了100种人类肠道细菌的基因组，以更好地理解在现实环境中何时可以发现合作行为
首先，研究小组测量了他们参与六种不同类型的合作行为的可能性——可能以牺牲个人利益为代价使群体受益
然后，他们分析了这些细菌的基因相似性，以确定近亲——类似于动物世界中的兄弟姐妹——是否更有可能合作
结果显示，在研究的所有细菌物种中，基因相似的个体表现出一系列合作行为的可能性有多大
进化理论 合作行为的存在一直是生物学上的一个永恒的谜，似乎是在面对“适者生存”
然而，从蚂蚁到大象，形成复杂社会群体的物种通常包含“帮手”角色走向极端的个体——冒着生命危险或抚养亲属的后代
这种类型的利他行为似乎与基本进化理论相矛盾——基本进化理论是由成功的个体生存下来并将他们的基因传给后代所驱动的
这让达尔文开始质疑他的自然选择理论是如何产生的——例如，在一群不育的工蚁中，工蚁专门为蚁后服务
蚂蚁不仅冒着生命危险放弃繁殖的机会，还冒着被群体中“自私的骗子”利用的风险，这些人从工人的努力中获益，却没有花费任何精力
这种令人困惑的现象可以用近亲共享相似基因的理论来解释，所以合作者可以通过帮助他们的亲戚来间接确保他们的基因被传递
细菌中的利他主义长期以来，科学家们一直在争论同样的理论，即汉密尔顿的包容性健康理论，是否可以在细菌中出现，因为细菌通常存在于由数十或数百个物种组成的复杂群落中
如果利他行为有溢出并惠及非家庭成员(尤其是竞争对手)的风险，它将如何演变？ 这项研究有助于解决这一争论，揭示了在人类肠道的复杂细菌群落中，细菌之间的密切关系确实预测了它们参与合作行为的可能性
全球挑战这一发现不仅有助于应对疾病，还为应对粮食安全和气候变化等全球挑战铺平了道路
通过操纵为作物提供营养的固氮细菌，可以提高粮食产量
过量的二氧化碳可以通过利用水生藻类的力量来吸收
这项研究发表在《国家科学院院刊》上，由爱丁堡大学校长奖学金资助
爱丁堡大学生物科学学院卢克·麦克纳利博士团队的博士生、第一作者卡米尔·西蒙内说:“微生物在人类健康中起着核心作用，现在我们知道家庭结构对细菌来说很重要”“在现实世界中”，它可以提供新的治疗机会
细菌之间的关联性是一个简单的衡量标准，它瓦解了大量我们尚未完全理解的生物复杂性
有了这个措施，我们可以预测细菌的行为
在未来，我们也许能够利用这一点来促进对我们最有益的微生物之间的合作，同时防止有害微生物之间的合作
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