Микробы способны манипулировать людьми?

Паразиты – это самые искусные манипуляторы в природе, и они способны принуждать хозяев выполнять безрассудные акты иррационального самоповреждения. Например, Toxoplasma gondii заставляет мышей искать кошек, что желают их с’есть, Fluke Dicrocoelium dendriticum мотивирует муравьев подниматься вверх по траве, ближе к коров и овец, жаждущих перекусить, а Spinochordodes tellinii заставляет сверчков бросаться в воду, чтобы черв’как мог получить доступ к воде. Самопожертвование хозяев позволяет паразитам завершить свой жизненный цикл. Теперь исследователи хотят понять, могут ли манипуляции паразитов быть ответственными не за самоубийственную, а за самоотверженный поведение хозяев. Они ставят вопрос, виноваты ли микробы в некоторых альтруистических поступках животных.

Альтруизм не вписывался в теорию Дарвина

Альтруизм легко оправдать этически или стратегически, но объяснение того, как он мог сохраниться в мире выживаемости, удивительно сложно. Это и озадачило эволюционных теоретиков. Если микробы в желудочно-кишечном тракте или других тканях могут подтолкнуть своих хозяев к великодушию, альтруизм может стать менее загадочным. Недавно разработанная математическая модель и пов’связанные с ней комп’ютерні симуляции исследователей из Тель-авивского университета подтверждают эту теорию.
Исследователи узнали, что трансмутовані микробы, которые стимулировали в хозяевах альтруизм, выиграли битву за выживание в микробов, которые этого не сделали, и когда это произошло, альтруизм стал устойчивым признаком всей колонии. Исследование было опубликовано в Nature Communications в начале этого года.
Даже когда Дарвин развивал свою теорию о том, что самые сильные и самые ловкие люди в каждом поколении, скорее всего, контролировать ресурсы и оставлять потомство, он признавал, что альтруизм не вписывается в эту концепцию. “Крайне сомнительно, что потомство симпатичніших и более доброжелательных родителей будет выращено в большем количестве, чем дети эгоистов и предателей”. Дарвин выдвинул гипотезу о том, что альтруизм может выжить, если кооперативная поведение индивидуумов дает группе, к которой они принадлежат, коллективную преимущество. Тогда сила всей группы может вырасти, позволяя ей конкурировать с другими группами с более эгоистичными членами. Эта модель эволюции “групповой выборки” была развита позже, и она нашла сильных защитников. Но в 1960-х годах работа влиятельных теоретиков-эволюционистов, таких как Джон Мейнард Смит и Джордж К. Уильямс, нанесли удар по групповому отбору, продемонстрировав, что альтруистические черты трудно поддерживать в эволюционном контексте. Эгоистичные индивидуумы, как и раньше, с’являлись бы спонтанно и имели бы тенденцию иметь больше детей, что влияет на более щедрых членов вида и обеспечивает сохранение эгоизма.

Бактериальный альтруизм устойчивее, чем генетический

Команда из Тель-Авива решила, что классическое объяснение эволюции сотрудничества – это не вся история. В частности, Хадані и Левин-Эпштейн вместе с Ранітом Ахароновым, ученым-комп’ютерником, поставили вопрос, или микробы могут манипулировать своими хозяевами, чтобы побудить их помогать другим. Исследователи из Тель-Авива хотели сосредоточиться на идее, которая обсуждалась в течение некоторого времени: могут ли передаваемые факторы стимулировать альтруизм?

В 2013 году Сорча Мак Гінти и ее коллеги создали комп’компьютерную модель, что показывает, что плазмиды – гены, которые переходят от одной бактерии к другой, – помогают стимулировать развитие сотрудничества в сообществах бактерий. В 2015 году группа из Университета Декарта экспериментально продемонстрировала, что, когда бактерии обмениваются некоторыми плазмидами, те перепрограммируют бактерии-реципиенты генетической информацией, которая заставляет их вносить вклад в общее благо.
Бактерии секретируют белки, которые разрушают антибиотики – стратегия, которая защищает все сообщество бактерий. Чтобы детально изучить этот вопрос, группа создала математическую модель и провела комп’ютерне моделювання, в котором анализировались взаимодействия между членами населения на протяжении сотен (а в некоторых случаях и тысяч) поколений. Модель предполагала, что альтруистичные члены пожертвовали собой, когда взаимодействовали с другими, тогда как получатели альтруистических поступков выиграли.
Затем исследователи проанализировали два типа виртуальных микробов друг против друга в симуляции. Один микроб способствовал альтруизма у хозяев, а второй – нет. В каждом поколении индивиды взаимодействовали таким образом, что позволяли проходить оба типа микробов от одного хозяина к другому, а микробы каждого человека затем передавались потомкам. На протяжении поколений микробы, которые поощряли альтруизм в своих хозяевах, конкурировали со своими соперниками, переходили от одного хозяина к другому и впоследствии передавались от отца к ребенку. Это работало, даже когда население “микроорганизмов альтруизма” было очень маленьким с самого начала.
Этот результат привел к устойчивому выражения альтруистического поведения. Стабильный уровень альтруизма сохранялся даже тогда, когда в миксе были эгоистичные хозяева, которые отказывались отвечать взаимностью. Математические модели и моделирование также продемонстрировали, что альтруизм, что передается через микробы, в конце концов стал устойчивым в популяции хозяина, чем самоотверженность, которая имела генетическое происхождение.

Микробы влияют на мозг

В некоторых исследованиях изучались способы, с помощью которых микробы могли контролировать мозговые функции хозяев и социальное поведение. Например, Элейн Сяо, биолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, недавно заметила, что микробы здоровой толстой кишки продуцируют серотонин, который затем циркулирует в крови. Серотонин влияет на тонус кишечного м’яза, но он также является нейротрансмиттером, благодаря которому препараты, такие как Прозак, обеспечивают облегчение симптомов тревоги и депрессии. Согласно различным исследованиям животных, кишечная флора изменяет нервную и эндокринную функцию, а те меняют социальное взаимодействие хозяина. Возможно, хотя еще не доказано – полученные микробные с’единения могут влиять на нейронные процессы.

Изменение микрофлоры может отразиться на социальном поведении?

Если теория Хадані и Левина-Эпштейна верная, то медицинские вмешательства серьезно влияют на организм. Если микробы отвечают за социальное поведение, то все, что меняет наш микробный баланс – например, антибиотики или пробиотики, – потенциально может изменить то, как мы относимся друг к другу, ослабляя или усиливая манипуляции, которые являются частью нашего нормального поведения. Что произойдет, например, если одной группе испытуемых были назначены тяжелые дозы антибиотиков, а другая группа осталась необработанной? Будет обработана группа, теперь избавлена от микробных манипуляторов, действовать эгоистичнее, чем необработанная?
“Наше общее пророчество заключается в том, что лечение, которое резко меняет микробиом, может снизить тенденцию к альтруистического поведения”, – говорит Хадані. Она также предполагает, что межвидовой передача микробов – от собак до людей, скажем, или наоборот – может повлиять на межвидовой альтруизм.

Если наши основополагающие решения о том, как относиться к другим, руководствуются невидимой микробной кабалой, будущие результаты добавят глубину и сложность нашему пониманию щедрости. Доказательство существования микробного влияния на поведение хозяина может привести к фундаментальных предположений относительно контроля над нашими мыслями и действиями. Хадані говорит, что ее исследование изменило ее концепцию свободной воли. “Чтобы я не делала, я думаю: этого хочу я, или мои микробы?”