Эти результаты, опубликованные сегодня в eLife, могут помочь пролить свет на эволюцию мошенничества и кооперативного поведения внутри разных организмов.
Митохондрии – это производящие энергию единицы внутри клеток, которые, вероятно, произошли от бактерий. У них есть собственная ДНК, они получают ресурсы от клеток и взамен обеспечивают клетку энергией. Но некоторые так называемые «митохондрии-обманщики» имеют вредные мутации ДНК, которые могут снизить их выработку энергии и нанести вред организму.
Почему эти митохондрии-обманщики сохраняются, несмотря на их вред для более крупного организма, в настоящее время неясно.
«Сотрудничество и обман – широко распространенные эволюционные стратегии», – говорит ведущий автор Брайан Гитчлаг, аспирант кафедры биологических наук Университета Вандербильта, Нэшвилл, Теннесси. "В то время как обман дает преимущество отдельным лицам в группе, конкуренция между группами способствует сотрудничеству."
Гитшлаг и его коллеги изучили круглого червя Caenorhabiditis elegans, чтобы увидеть, как конкурирующее эволюционное давление внутри его клеток и в окружающей его среде может позволить митохондриям-обманщикам сохраняться.
Они измерили уровни читеров и типичных митохондрий в клетках червя.
Они обнаружили, что внутри клеток белок DAF-16, который помогает клеткам пережить стресс, необходим для размножения митохондрий-читеров. Когда черви сталкиваются с нехваткой пищи, митохондрии-читеры становятся более вредными для своих хозяев, но только для тех, у кого отсутствует DAF-16. «Это показывает, что нехватка пищи может усилить эволюционный отбор против червей, несущих митохондрии-читеры, но DAF-16 защищает их от этого», – объясняет Гитшлаг.
Результаты показывают, что конкурирующее давление отбора внутри организма и в его окружающей среде может пролить свет на то, почему эгоизм и сотрудничество часто существуют бок о бок между популяциями.
«Способность справляться с дефицитом может способствовать толерантности к обману на уровне группы, непреднамеренно продлевая настойчивость читеров», – говорит старший автор Маулик Патель, доцент биологических наук в Университете Вандербильта.
«Поскольку эгоистичные митохондриальные геномы вовлечены в многочисленные нарушения, а обман – широко распространенная эволюционная стратегия, будет интересно применить наши методы для изучения более широкого набора вариантов мошенничества и видов хозяев.
Это может позволить нам лучше понять развитие митохондриальных нарушений или эволюционные принципы, лежащие в основе сотрудничества и мошенничества », – заключает Патель.