Личные конфликты между приматами оказались полезны для группы
Конфликт между отдельными особями иногда может быть полезен для группы, сообщают ученые в статье, опубликованной в Science Advances. Отстаивая свои интересы, приматы тратят больше времени на принятие общего решения, которое в итоге оказывается более взвешенным и точным. Это противоречит распространенному мнению о том, что эгоистичный выбор всегда плох для сообщества.
В биологических системах отдельные особи часто вынуждены действовать в условиях неполной информации. Когда животные получают новые данные об окружающей среде, они меняют свое поведение соответствующим образом. В целом, такой «вычислительный процесс» происходит в два этапа: сначала особи накапливают информацию, а потом ее обобщают. Объяснить это можно на примере стаи обезьян, в которой животные пытаются выяснить, кто из них главный. Сначала приматы узнают, как дерутся их потенциальные соперники, а потом решают, вступать с ними в схватку или сразу подчиниться.
Чтобы выяснить, как обезьяны выбирают между альтернативами и принимают оптимальное решение, группа американских ученых под руководством Элеонор Браш (Eleanor Brush) построила экспериментальную модель. В ее основе лежит нейробиологическая модель «интегратора с утечкой», которая используется для изучения ситуаций, где принятие решение требует компромисса между точностью, временем и личными предпочтениями. В ней информация накапливается с небольшими потерями.
В качестве основной системы было взято сообщество обезьян. В модели животные должны были оценить распределение сил в стае — фактически, определить «боеспособность» своих потенциальных противников. Для этого приматам необходимо было как раз решить, стоит ли бороться с соперником или сразу сдаться.
Механизм принятия решения был следующим: исследователи не предполагали, что все члены стаи придут к единогласному решению, однако позиция отдельной особи учитывалась при составлении общего «рейтинга». Животное, узнавшее о способностях противника, посылало постоянный сигнал в алгоритме и данные о взаимном подчинении позволяли выяснить, какие члены стаи сильнее, а какие — слабее.
Авторы работы выяснили, конфликты между отдельными приматами в некоторых случаях могут быть полезны для группы. Нежелание обезьян сдаваться при столкновении с соперником приводит к тому, что на принятие решений уходит больше времени. В итоге животные могут точнее оценить силу потенциального противника. Это позволяет им принимать более взвешенные решения в отношении того, стоит ли вступать в борьбу или все-таки сдаться. Браш и ее коллеги отмечают, что результаты их работы дают важную информацию об эволюции механизмов обобщения информации, которая может быть использована при исследовании других социальных структур.
Социальные взаимодействия между приматами вызывают большой интерес у исследователей, в том числе и потому, что они позволяют выяснить, как развивалось наше общество. Так, исследователи нашли схожие черты между поведением группы шимпанзе и ритуалами первобытных племен. Животные бросали камни в деревья и били по деревьям камнями, так что в дуплах и в пустотах между корней собирались кучи камней. Подобное поведение похоже на ритуалы древних людей, во время которых предметы собирались в определенных местах в течение продолжительного времени.
Кристина Уласович
Бактерии научились инактививровать антибактериальную ДНК-гиразу
Немецкие ученые выяснили, что супербактерии, сохранявшие чувствительность к экспериментальному антибиотику альбицидину, защитились от него с помощью амплификации гена STM3175. Этот ген отвечает за регуляцию транскрипции малых молекул с доменом связывания, подобным ингибитору ДНК-гиразы — основы антибиотика альбицидина. Такое увеличение копии гена приводит к тысячекратному повышению уровня резистентности к препарату. Исследование опубликовано в PLoS Biology. В 2019 году почти пять миллионов человек погибло из-за бактерий, устойчивых к большинству известных антибиотиков, — супербактерий. По оценкам ученых к 2050 году это число увеличится в два раза. Основной причиной развития резистентности к противомикробным препаратам признано нерациональное их использование в медицине, ветеринарии и зоотехнии в сочетании с недостаточным пониманием механизмов бактериальной резистентности. Однако влияют и другие факторы: например, загрязнение атмосферы. Ученые постоянно ищут новые молекулы, которые были бы активны против супербактерий. Таким многообещающим соединением стал альбицидин — фитотоксичная молекула, вырабатываемая бактерией Xanthomonas albilineans, в исследованиях была эффективна против целого ряда супербактерий. Альбицидин ингибирует активность бактериальной ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и эффективно действует на ковалентный комплекс ДНК и гиразы в крайне низких концентрациях. В нескольких исследованиях уже сообщалось о развитии резистентности к этой молекуле у некоторых бактерий, однако ее механизмы оставались не до конца выясненными. Команда ученых под руководством Маркуса Фульда (Marcus Fulde) из Свободного университета Берлина изучала механизмы резистентности к альбицидину, которая развилась у Salmonella typhimurium и Escherichia coli. Для этого они подвергали бактерии воздействию высоких концентраций более стабильного аналога антибиотика и наблюдали за ростом колоний в течение 24 часов. Из 90 протестированных клонов 14 показали рост в этих условиях. Секвенирование генома этих штаммов показало, что большинство (девять штаммов) несет мутации в гене tsx, ответственном за экспрессию нуклеозидспецифичного порина, что в 16 раз увеличивало минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) антибиотика. Один из оставшихся пяти резистентных штаммов с интактным геном tsx демонстрировал более чем стократное повышение MIC, и анализ данных секвенирования его ДНК выявил амплификацию гена, приводящую к образованию 3-4 копий геномной области без однонуклеотидных полиморфизмов. При дополнительном анализе этого штамма ученые выяснили, что перекрывающаяся амплифицированная область содержит ген STM3175, который транскрибируется полицистронно в структуре оперона и N-концевой части qseB. Более тщательное изучение аминокислотной последовательности показало, что STM3175 состоит из 2 доменов: N-концевого AraC-подобного ДНК-связывающего домена и C-концевого GyrI-подобного лиганд-связывающего домена. Ученые обнаружили, что такая структура позволяет STM3175 связывать альбицидин с высокой аффинностью и инактивировать его. У разных бактерий обнаружились гомологи этого гена с теми же функциями, при этом на эффект других антибактериальных препаратов они не влияли. Знание нового механизма развития устойчивости к альбицидину позволит ученым разрабатывать новые способы модификации молекулы, чтобы обойти этот механизм. Ранее ученые обнаружили антибактериальную молекулу с широким спектром действия, которая не вызвала резистентности у микроорганизмов.