競(jìng)爭(zhēng)是所有大大小小生物體進(jìn)化的一個(gè)強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)力：那些裝備最好獲取得到資源的個(gè)體能夠適應(yīng)不同的環(huán)境并繁殖，而其他的或許就會(huì)遭到淘汰。許多的生物體如哺乳動(dòng)物、鳥類和昆蟲，也會(huì)形成合作社會(huì)結(jié)構(gòu)使得資源在一個(gè)種群內(nèi)得到捍衛(wèi)和分享。

然而令人驚訝的是，即便是被認(rèn)為只能戰(zhàn)勝最鄰近它們的生物獲得資源才能茁壯生長(zhǎng)的微生物也具有一定程度的復(fù)雜社會(huì)結(jié)構(gòu)。來自麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們近期發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明某些海洋微生物利用了對(duì)自身群體內(nèi)近親無害，但對(duì)外人致命的化學(xué)武器。

由少數(shù)個(gè)體生成的這種武器是天然的抗生素，其最近的親屬攜帶著使它們耐受的基因。研究人員相信這些少數(shù)的抗生素生產(chǎn)者充當(dāng)了許多其他微生物的保護(hù)者，利用抗生素來保護(hù)群體不受競(jìng)爭(zhēng)者侵害或攻擊鄰近的種群。

這篇論文發(fā)表在9月7號(hào)《科學(xué)》（Science）雜志上。首席研究員、麻省理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系Martin Polz教授說：“我們不知道真正的環(huán)境互作是什么樣，因?yàn)槲⑸锾∫灾挛覀儫o法觀察它們的行為。但是我們認(rèn)為抗生素在抵御競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手方面發(fā)揮了作用。當(dāng)然，這些競(jìng)爭(zhēng)者也能夠生成抗生素。這是一場(chǎng)潛在的軍備競(jìng)賽。”

海洋微生物群是通過遺傳相似性和共享的生態(tài)活動(dòng)來進(jìn)行定義，例如首選的微生境——自由漂浮或附著藻類——或是它們獲取一種特殊物質(zhì)的能力。由于群體中的近親具有非常相似而不相同的資源需要，它們不可避免地也會(huì)成為彼此強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。

這使得涉及抗生素的合作加倍地令人驚訝，因?yàn)樯煽股厥且环N“自私”基因的典型范例，它能夠增加攜帶這種基因的個(gè)體的適應(yīng)性或繁殖率。在一個(gè)嚴(yán)格的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，微生物利用這種優(yōu)勢(shì)來對(duì)抗它最近的親屬。但現(xiàn)在看來好像這種競(jìng)爭(zhēng)受到一些社會(huì)關(guān)系的調(diào)控，在此處一些個(gè)體生成的抗生素充當(dāng)了“公共貨物”：這些產(chǎn)品使得群體受益，而不僅僅是個(gè)體。

這種從種群分化為生成抗生素的個(gè)體，這些具有抗性的微生物是微生物群體通過社會(huì)作用進(jìn)行了勞動(dòng)分工的首個(gè)證明之一。這一觀察還提供了一種解釋為何如此多的基因不規(guī)則地分布在密切相關(guān)的微生物基因組間。至少其中的一些基因有可能導(dǎo)致了野外細(xì)菌緊密結(jié)合社會(huì)單位的建立。

論文的第一作者、博士后Otto Cordero 說：“很容易想象環(huán)境中的細(xì)菌是只要條件許可就會(huì)盡快繁殖，沒有任何社會(huì)組織的自私生物。但這是令人興奮的部分：細(xì)菌的戰(zhàn)爭(zhēng)是沿著群體線路有組織的，這些群體是密切相關(guān)的具有相似生態(tài)活性的類群?！?/SPAN>

研究還揭示了一個(gè)未開發(fā)的抗生素資源，可能有潛力幫助對(duì)抗快速對(duì)使用的少數(shù)抗生素形成耐受的人類細(xì)菌病原體。幾乎所有的抗生素都是由土壤活細(xì)菌生成。

為了獲得這些發(fā)現(xiàn)，研究人員測(cè)試了195個(gè)取自海洋的弧菌株間3.5萬個(gè)相互作用。他們發(fā)現(xiàn)44%的菌株能夠抑制至少一種其他菌株的生長(zhǎng)，86%的至少被其他的一種菌株抑制。他們隨后利用遺傳分析確定了遺傳親屬。