微生物システムにおける協同組合とチートの間の共進化

多くの状況で、生物は相互のフィットネスを高めるために協力的な活動に投資しますが、投資なしで協力の利点を得るチートの影響を受けやすいです。自然選択は、チートに抵抗する協力者を支持し、そのような抵抗を避けるチートを支持するかもしれません。理論的には、共進化的相互作用は持続的で動的である可能性があります。ここでは、Pseudomonas fluorescens細菌によるバイオフィルム形成に関与する協同組合とチートとの間の拮抗的な共進化の証拠を報告します。静的培養チューブでは、2つの異なる表現型が発生します。1つは、エアブロス界面でバイオフィルムを形成し、酸素へのアクセスを改善し、ブロス相に定着するが、生成されたバイオフィルムが生成するバイオフィルムにも侵入し、弱くなる可能性があります。その他のタイプ。連続通路では、バイオフィルム生産者（ここでは協同組合と見なされます）は進化して侵入に抵抗することに抵抗するようになり、バイオフィルムの非プロデューサー（チート）はより効率的な侵略者になるように進化します。各タイプのパフォーマンスは、過去からの他のタイプの分離株との分離株との競合で、将来と比較して、より高いパフォーマンス（協力者の場合は耐性とチートのバイオフィルム侵入）を持っており、動的な共進化的相互作用を示しています。このような共進化は、協力の維持に重要な結果をもたらす可能性があります。

In many circumstances organisms invest in cooperative activities to increase their mutual fitness but are susceptible to cheats that obtain the benefits of cooperation without investment. Natural selection may favor cooperators that resist cheats, and cheats that avoid such resistance; in theory the coevolutionary interaction may be sustained and dynamic. Here, we report evidence of antagonistic coevolution between cooperators and cheats involved in biofilm formation by Pseudomonas fluorescens bacteria. Two distinct phenotypes occur in static culture tubes: one that can form a biofilm at the air-broth interface and thus obtain improved access to oxygen, and one that colonizes the broth phase but which can also invade, and weaken, the biofilm produced by the other type. Over serial passage, biofilm producers (considered here as cooperators) evolve to become better at resisting invasion, and biofilm nonproducers (cheats) evolve to be more efficient invaders. Each type has higher performance (resistance in the case of cooperators and biofilm invasion for cheats) in competition with isolates of the other type from their past compared to that from their future, indicating a dynamic coevolutionary interaction. Such coevolution may have important consequences for the maintenance of cooperation.