Mikrober kan producera många av de metabola resurser de behöver för att överleva. Men eftersom de har permeabla cellväggar, dessa resurser kan läcka ut i den omgivande miljön. Eftersom mikrober ofta lever i samhällen med många andra typer av mikrober, de kan också ta in de metabola resurser som andra mikrober har läckt ut. Och, de kan reagera på sina miljöer, skiftar vad och hur mycket av något gott de producerar själva. På ett sätt, detta utbyte av varor är sin egen typ av ekonomi – men det är en som vi människor inte förstår väl.

I en ny tidning i Naturkommunikation , tre forskare från Santa Fe Institute beskriver en trio av paradoxal dynamik som kan uppstå i enkla mikrobiella ekonomier. Tidningen tittar på bara en typ av scenario:en självförsörjningsmodell där två typer av mikrober producerar varor som är värdefulla för både dem själva och de andra.

Den första paradoxen är "förbannelsen av ökad effektivitet." Detta inträffar när organism A är mycket effektivare för att göra en viss metabolit än organism B. Organism B har inget incitament, sedan, att producera den metaboliten, så det tar stopp. Följaktligen, Organism B kan fortplanta sig snabbare, det vill säga den mer effektiva producenten, Organism A, utgör så småningom en mindre storlek av befolkningen.

Den andra paradoxen är "förbannelsen av minskad ineffektivitet." Organismer kan bli bättre på att göra nytta och hela populationen växer då långsammare.

"Detta beror på att det leder till en brist på specialisering där en organism producerar både varor, säger Eric Libby, Santa Fe Institute Omidyar Fellow och medförfattare till studien. "Samhället som helhet blir då mindre effektivt och växer långsammare."

De två första paradoxerna antar att de två celltyperna fattar sina egna metabola beslut oberoende av varandra. Den tredje – den till stor del teoretiska "kontrollförbannelsen" – antar att en mikrob kan manipulera den andra till att följa en viss strategi. Manipulatorn kan initialt öka sin andel av den totala befolkningen, men upplever så småningom långvariga förluster. "Beroende på hur länge en förening är, det kan vara mer fördelaktigt att konkurrera med en annan mikrob än att utnyttja den, " skriver författarna.

Att förstå paradoxer i mikrobiella ekonomier kan vara viktigt för att närma sig konstruerade mikrobiella samhällen och bättre förstå mikrobiomer. Från en första blick på dessa system, det kan verka uppenbart vilka mikrober som skulle dra mest nytta av vissa strategier för att leva i dessa metaboliska ekonomier. Men ser ut, det visar sig, kan lura.