Scientia

Cum pot, prin evoluție, să apară specii în care indivizii fac un efort ajutând și alți indivizi, nu doar pe ei înșiși? Un studiu pe drojdie (un organism unicelular), realizat de o echipă de cercetători de la MIT, aduce o explicaţie în această direcţie.

Articolul științific a fost publicat în ediția online a revistei Nature din 6 aprilie 2009.

Teoria evoluției spune că doar cei mai bine adaptați indivizi supraviețuiesc. Asta ar însemna că genele care cauzează un comportament ce creează avantaje pentru toți indivizii din specie nu ar trebui să reziste trecerii timpului, trebuind deci să dăinuie doar indivizii „egoiști”. Dar, în realitate, cunoaştem specii în care există indivizi „altruiști”, iar studiul celor de la MIT oferă o explicație pentru această problemă mai veche a biologilor evoluționiști.

Cercetătorii au utilizat un anumit tip de zahăr, pe care drojdia nu îl preferă, dar pe care îl metabolizează în lipsa glucozei. Pentru a se hrăni cu acel tip de zahăr, aceste microorganisme secretă o enzimă care îl transformă într-un alt tip de zahăr, mai mărunt, pe care îl pot absorbi.

Însă aproximativ 99% din zahărul astfel rezultat se răspândește și ajunge la alte drojdii, care se hrănesc şi acestea cu el. În această situație numim „colaboratori” indivizii care secretă enzima și „trișori” pe cei care beneficiază de pe urma colaboratorilor, fără a secreta enzima.

Dacă trișorii și colaboratorii ar primi zahărul deja transformat, fără să existe un acces preferențial pentru drojdia care îl produce cu ajutorul enzimei, ar fi întotdeauna mai avantajos pentru drojdii să trișeze. Astfel, prin evoluție, în cele din urmă colaboratorii ar dispărea.

S-a observat însă că drojdiile colaboratoare au acces preferențial la aproximativ 1% din zahărul pe care îl produc. Avantajul acesta, comparat cu efortul de a-i ajuta pe alți indivizi, este de ajuns pentru colaboratori astfel încât să concureze cu succes împotriva trișorilor.

S-a observat că, indiferent de numărul de indivizi de la început, se ajunge la o stare de echilibru în care ambele tipuri de drojdii, colaboratori și trișori, coexistă.

Un cercetător postdoctorand în fizică și un profesor de fizică lucrând pentru experiment.

Teoria jocurilor este o ramură a matematicii ce ajută la prezicerea comportamentului indivizilor în anumite situații şi care pare să se respecte şi în cazul acestor drojdii. Cercetătorii aseamănă comportamentul drojdiilor cu ceea ce în teoria jocurilor poartă numele de  „jocul troienelor de zăpadă”. Să ne imaginăm doi oameni, fiecare în mașina lui, blocați de troiene de zăpadă. Fiecare poate să iasă afară, în frig, și să desfunde drumul, sau să stea în mașină, unde e cald, dar e blocat. Cea mai bună opțiune pentru fiecare ar fi să „trișeze”, stând în mașină în timp ce celălalt iese și desfundă drumul. Dar cel mai rău ar fi ca ambii să trișeze și să rămână blocați. Așadar, cel mai bine este ca fiecare să facă opusul a ceea ce face celălalt.

Astfel, în cazul drojdiilor, colaboratorii secretă enzima necesară pentru că există un mic avantaj pentru ei înșiși. Dar atunci când multe drojdii colaborează, este mai bine pentru unii indivizi să trișeze și vice-versa (dacă multe trișează, este mai bine pentru unele să colaboreze). Se ajunge într-o stare de echilibru în care trișorii și colaboratorii coexistă.

Bibliografie: site-ul de știri al MIT , jurnalul MIT Tech Talk și revista online Nature.